Турбинная энергетическая установка

Иллюстрации

Показать все

Изобретение относится к области электротехники, в частности к ветроэнергетике. Технический результат – повышение удельной мощности. Турбинная энергетическая установка включает ротор турбины, соединенный с минимум одним генератором турбины, включающим, по крайней мере, один статор и, по крайней мере, один ротор. Ротор турбины механически связан с минимум одним из указанных статоров и/или роторов генератора механизмами трансмиссии, способными вращать статоры в направлении, противоположном роторам генератора, с относительной скоростью вращения, устанавливаемой механизмами трансмиссии, включающими двух- или более последовательные ступенчатые передачи. Каждая ступень указанной ступенчатой передачи обладает передаточным отношением более 1, и скорость вращения на выходе каждой ступени превышает скорость вращения на входе. Ступени последовательной передачи соединены непрерывным образом, и каждая последующая ступень приводится в движение предыдущей таким образом, что входная скорость вращения каждой ступени увеличивается от одной ступени к следующей. Ступенчатые последовательные передачи являются независимыми по своим размерам и отношениям по сравнению с любой другой из указанных ступеней. 1 з.п. ф-лы, 36 ил.

Реферат

Область техники изобретения

Настоящее изобретение относится к области генераторов и ветроэнергетики, а также может быть использовано с любым типом рабочих тел, как поток жидкости, или иным образом, а также в турбинах любого типа.

Предпосылки создания изобретения

Механизмы, похожие на турбины, использовались в течение нескольких веков, если не тысячелетий. С недавних пор наметилась тенденция на рост эффективности таких установок в связи с началом их применения в качестве значимых поставщиков энергии для сетевого и автономного использования. Таким образом, существует давно назревшая необходимость в новых турбинных установках повышенной эффективности и удельной мощности.

Патенты, относящиеся к раскрытию изобретения:

DE 19643362 описывает ветрогенератор с первым винтом ротора генератора, чей статор так же вращается вторым винтом на противоположной стороне генератора. Тем не менее, дальнейшее увеличение относительной скорости не предпринималось.

Аналогично KR 20100077135 предлагает обратно вращающиеся ротор и статор, однако в системе без зубчатых передач, упуская возможность произвольно увеличивать относительную скорость вращения между ними.

Подобно GB 2341646, CN 201232607, CN 101725477 предлагают два комплекта лопаток, расположенные с возможностью вращения в противоположных направлениях, и, тем самым, вращать ротор и статор в противоположных направлениях, но, опять же, без механизмов трансмиссии в такой системе без зубчатых передач и, тем самым, без возможности дальнейшего увеличения относительной скорости вращения.

В US 2011206517 обратно вращающиеся элементы применяются для стабилизации скорости вращения выходного вала таким образом, что он обладает меньшей вариативностью со скоростью ветра, чем традиционная турбина. Обратно вращающиеся элементы ротор/статор не приводятся передачами с возможностью получения высоких относительных скоростей вращения между ротором и статором, а рассматриваются скорее для стабилизации скорости между ротором и статором и, тем самым, обеспечивая стабильную выходную частоту.

Сущность изобретения

Установка включает инновационную турбину, применяющую ротор и статор, вращающиеся в противоположных направлениях, с целью получения повышенной относительной скорости, что позволяет увеличить эффективность и/или удельную плотность.

Последующие описания примеров реализации настоящего изобретения приведены и проиллюстрированы в связи с соответствующей системой и методом, которые призваны служить исключительно разъяснительной цели, не неся в себе каких-либо ограничений. Более того, по той причине, что каждая определенная ссылка может воплощать конкретные методы/системы (и тем не менее, не требует такового), в конечном счете такая доктрина подразумевается для всех воплощений вне зависимости от применения конкретного примера реализации.

Краткое описание чертежей

Варианты осуществления и характерные черты настоящего изобретения описываются следующим образом:

Фиг. 1 иллюстрирует пример реализации настоящего изобретения с механизмами трансмиссии ротора и статора, вращающимися в противоположных направлениях, и двух роторов турбины;

Фиг. 2 представляет тот же пример реализации с ротором и статором, вращающимися в противоположном направлении, и двумя роторами турбины;

Фиг. 3 пример альтернативной реализации настоящего изобретения с роторами и статорами, вращающимися в противоположных направлениях, по обеим сторонам двух роторов турбины;

Фиг. 4 пример альтернативной реализации настоящего изобретения с роторами и статорами, вращающимися в противоположных направлениях, включающими корпус, и два ротора турбины;

Фиг. 5 пример реализации настоящего изобретения с роторами и статорами, вращающимися в противоположном направлении, использующий прямые ремни и сдвоенные генераторы, а так же два ротора турбины;

Фиг. 6 пример реализации настоящего изобретения с роторами и статорами, вращающимися в противоположных направлениях, использующий прямые ремни и сдвоенные генераторы по обеим сторонам ротора турбины;

Фиг. 7 пример реализации настоящего изобретения с роторами и статорами, вращающимися в противоположных направлениях, смещенные ремни и сдвоенные генераторы по обеим сторонам роторов турбины;

Фиг. 8 пример альтернативной реализации настоящего изобретения с роторами и статорами, вращающимися в противоположных направлениях, с использованием прямых ремней, четырех генераторов и двух роторов турбины;

Фиг. 9 пример реализации настоящего изобретения с роторами и статорами, вращающимися в противоположных направлениях, с применением внешней оси;

Фиг. 10 механизмы трансмиссии роторов и статоров, вращающихся в противоположных направлениях с использованием внешней оси (вид справа в увеличенном масштабе);

Фиг. 11 дополнительные механизмы трансмиссии, пригодные для роторов и статоров, вращающихся в противоположных направлениях, с использованием внешней оси (вид спереди и вид сзади);

Фиг. 12 дополнительные механизмы трансмиссии, пригодные для роторов и статоров, вращающихся в противоположных направлениях, с использованием внешней оси (вид сверху и вид снизу);

Фиг. 13, 14 пример реализации, использующий роторы и статоры, вращающиеся в противоположных направлениях, на горизонтально-осевой турбине с внешней осью;

Фиг. 15 пример реализации настоящего изобретения с роторами и статорами, вращающимися в противоположных направлениях, и внешней оси;

Фиг. 16 пример реализации настоящего изобретения с роторами и статорами, вращающимися в противоположных направлениях, и внешней оси (вид спереди, сзади и справа);

Фиг. 17, 18 пример реализации настоящего изобретения с применением роторов и статоров, вращающихся в противоположных направлениях, нескольких комплектов генераторов, и внешней оси (вид в перспективе и справа). Каждый комплект генераторов обладает увеличенной относительной скоростью вращения между его ротором и статором по сравнению с предыдущим;

Фиг. 19 пример реализации настоящего изобретения с применением роторов и статоров, вращающихся в противоположных направлениях, и внешней оси (вид в перспективе);

Фиг. 20 пример реализации настоящего изобретения с применением роторов и статоров, вращающихся в противоположных направлениях, и внешней оси (вид спереди, вид сзади и вид справа);

Фиг. 21 пример реализации настоящего изобретения с применением роторов и статоров, вращающихся в противоположных направлениях, и внешней оси (вид сверху и вид снизу);

Фиг. 22, 23 пример реализации настоящего изобретения с применением ротора и статора, вращающихся в противоположных направлениях, нескольких комплектов генераторов, и внешней оси (вид в перспективе и вид справа). Каждый комплект генераторов обладает увеличенной относительной скоростью вращения между его ротором и статором по сравнению с предыдущим;

Фиг. 24 пример реализации настоящего изобретения с применением ротора и статора, вращающихся в противоположных направлениях, нескольких комплектов генераторов, и внешней оси (вид в перспективе). Комплекты генераторов расположены на роторе турбины и внешней оси. Каждый комплект генераторов обладает увеличенной относительной скоростью вращения между его ротором и статором по сравнению с предыдущим;

Фиг. 25 пример реализации настоящего изобретения с применением роторов и статоров, вращающихся в противоположных направлениях, и нескольких внешних осей (вид в перспективе) по обеим сторонам роторов турбины;

Фиг. 26 пример реализации настоящего изобретения с применением роторов и статоров, вращающихся в противоположных направлениях, и нескольких внешних осей (вид справа);

Фиг. 27 пример реализации настоящего изобретения с применением роторов и статоров, вращающихся в противоположных направлениях, и нескольких внешних осей (вид в перспективе);

Фиг. 28 пример реализации настоящего изобретения с применением роторов и статоров, вращающихся в противоположных направлениях, и нескольких внешних осей (вид сверху);

Фиг. 29 пример реализации настоящего изобретения с применением роторов и статоров, вращающихся в противоположных направлениях, и нескольких внешних осей (вид спереди);

Фиг. 30 пример реализации настоящего изобретения с применением роторов и статоров, вращающихся в противоположных направлениях, и нескольких внешних осей (вид сзади);

Фиг. 31 пары ротор/статор, вращающиеся в противоположных направлениях, с применением планетарной передачи;

Фиг. 32 элементы ротора/статора и планетарной передачи;

Фиг. 33 пара ротор/статор, вращающиеся в противоположных направлениях, с применением планетарной передачи (вид спереди, вид справа, вид сверху и вид снизу);

Фиг. 34 пара ротор/статор, вращающиеся в противоположных направлениях, с применением планетарной передачи, использованные в полной установке, по обеим сторонам ротора турбины;

Фиг. 35 пара ротор/статор, вращающиеся в противоположных направлениях, с применением планетарной передачи, использованные в полной установке, по обеим сторонам ротора турбины;

Фиг. 36 пример реализации настоящего изобретения с применением нескольких положений изобретения, включая несколько внешних осей, планетарных механизмов с несколькими парами роторов/статоров, вращающихся в противоположных направлениях, по обеим сторонам ротора турбины.

В некоторых случаях, где устройство видно лишь сверху или снизу, можно предположить, что иная сторона имеет аналогичную или идентичную конструкцию, а установка симметрична относительно разделяющей плоскости.

Детальное описание предпочтительных вариантов

Настоящее изобретение следует понимать, исходя из следующего детального описания приоритетных примеров реализации, которые служат иллюстративной цели и не накладывают ограничений. В целях краткости изложения некоторые широко известные отличительные признаки, методы, системы, процедуры, компоненты, операции и тому подобное не будут представлены детальным образом.

Термин «ветер», а так же «поток» здесь и далее относятся к любому типу рабочего тела.

Термин «муфта свободного хода» здесь и далее относится к механизму, допускающему свободное относительное вращение в одном направлении с одновременным поддержанием жесткого соединения для другого направления, как в храповом механизме с собачкой.

Термин «механизмы трансмиссии» здесь и далее относится к любым средствам передачи крутящего момента, включая, но не ограничиваясь, одно/несколько или группу колес, маховиков, зубчатых передач (одно/несколько ступенчатых), зубчатых колес, шкивов, ремней, хомутов, шнуров, тросов, цепей, валов, коленчатых валов, гидравлических средств, жестких средств, вариаторов, планетарных передач, термомеханических средств, средств давления, средств пара, иных термодинамических средств, пневматических средств, пружинных средств, химических средств, магнитных средств, электрических средств и тому подобного в любом необходимом направлении.

Термин «последовательная передача» здесь и далее относится к таким многоступенчатым трансмиссиям, как зубчатая передача, комплект шкивов, соединенных ремнями, хомутами, шнурами, тросами, цепями, валами, коленчатыми валами, гидравлическими средствами, жесткими средствами, вариаторами, планетарными передачами, колесами, маховиками, зубчатыми колесами или тому подобным, с возможностью изменения скорости вращения ведомого колеса относительно ведущего.

Термин «внешние оси» здесь и далее относится к одной или более отдельным дополнительным осям, применяемым непосредственно в зубчатой передаче либо для ее поддержки в дополнение к основной оси источника кинетической энергии. Таким образом, например, первая или первичная ось может вращать внешние оси посредством зубчатой передачи, а внешние оси могут вращаться со скоростями (отличными от основной оси) либо быть неподвижны в то время, как зубчатые колеса могут обращаться вокруг внешних осей, например, на подшипниках.

Настоящее изобретение относится к области генераторов и ветроэнергетики, а та же может быть использовано с любым типом рабочих тел, как поток жидкости, или иным образом, а так же к турбинам любого типа.

Вращение генератора

В настоящем изобретении мы описываем «обратное экспоненциальное вращение», что представляет из себя вращение обеих секций электрического генератора таким образом, что ротор и то, что в противном случае было бы названо «статором», вращаются относительно «неподвижной» системы координат, как земля, в противоположных друг к другу направлениях.

Мы представляем несколько инновационных методов умножения относительной скорости вращения между ротором и статором генератора с целью получения факторов удвоения или более такой относительной скорости.

Настоящее изобретение применяет двух- или более ступенчатые трансмиссии для формирования передачи и получения произвольно высокого передаточного отношения, которое не находит аналогии на предыдущем уровне развития техники в связи с преобразованием энергии рабочего тела при помощи турбин. В целом, каждый этап предпочтительно обеспечивает передаточное отношение >1 таким образом, что скорость вращения на выходе выше, чем на входе.

Такая концепция отличается от предыдущего уровня техники, где используется исключительно одинарное передаточное отношение, и/или двойное, но без возможности достигать или превышать удвоение изначальной относительной скорости вращения. Настоящее изобретение позволяет удваивать или даже более увеличивать такой показатель. Как будет понятно специалистам в данной области, любое умножение изначальной относительной скорости возможно.

Методы изобретения могут работать с турбинами или генераторами любого типа (что не ограничивается указанным перечнем), например, гидроэлектрическим генератором, использующим любые типы турбин, как радиально-осевая (турбина Френсиса), поворотно-лопастная (турбина Каплана), ковшовая (турбина Пелтона) и любые другие. Так же возможно использовать представленные положения в любом ином типе генераторов, включая те, что основываются на тепловых двигателях и иных источниках энергии.

Генераторы могут включать одну или более магнитную или медную пластины. Такие пластины использованы и показаны на рисунках в качестве примеров для статора и ротора или электромагнитной части. Любые иные устройства преобразования энергии так же применимы.

Изобретение может быть эффективным при использовании корпуса, который покрывает часть ометаемой поверхности одного или более роторов турбины, но это не является обязательным условием ее эксплуатации.

10А механизмы ступенчатой передачи для двух роторов турбины

Далее описывается применение ремней, хомутов, цепей и других элементов трансмиссии для формирования ступенчатой передачи между двумя или более роторами турбины (вращающихся в едином и/или противоположном направлениях).

В некоторых примерах реализации механизмы трансмиссии применяются для вращения статора и ротора одного или более комплектов генераторов в противоположных направлениях и дополнительно для увеличения относительной скорости между ними.

Для пары (или большего числа) роторов турбины, вращающихся в едином или противоположном направлениях, один элемент из пары статор-ротор генератора фиксирован на одном из роторов турбины и вращается вместе с ним, а соответствующий элемент другой пары фиксирован на другом роторе турбины и так же вращается вместе с ним.

Для создания большей относительной скорости вращения между ротором и статором каждой пары, элементы системы связаны. Например, ротор, фиксированный к ротору турбины, вращающемуся по часовой стрелке, может быть соединен со статором, чей ротор фиксирован к ротору турбины, вращающемуся против часовой стрелки. И аналогично, ротор, вращающийся против часовой стрелки, соединен со статором, чей ротор турбины вращается по часовой стрелке. Таким образом, каждая пара ротор/статор получает дополнительную относительную скорость.

Возможно использовать аналогичную идею на двух или более роторах, вращающихся в едином направлении, за счет применения перекрещенного ремня либо нечетного числа передач, которые будут оказывать аналогичный эффект по созданию относительной скорости между ротором и статором каждого генератора, как будет ясно специалистам в данной области.

Примерная конфигурация проиллюстрирована на фиг. 1, показывающей два ротора турбины, вращающихся в противоположных направлениях, где роторы и статоры двух разных генераторов справа и слева рисунка соединены друг с другом посредством ремней. С целью представить конкретный пример, позвольте сказать, что роторы каждого генератора фиксированы к роторам турбины. Роторы связаны при помощи ремней, цепей и тому подобного с противоположными статорами.

По той причине, что в данном примере роторы турбины вращаются в противоположных направлениях, ротор и статор каждого генератора так же вращаются в противоположных направлениях, а, следовательно, относительная скорость вращения, обнаруженная между ротором и статором, потенциально увеличена. Вращение левого ротора турбины придано правому статору, а вращение правого ротора турбины - левому статору. Относительная скорость вращения может контролироваться за счет использования двух или более различных размеров колес на каждой ступени передачи. Такой подход фиксирует эффективное передаточное отношение с высоким расширенным диапазоном, так как он эффективно эквивалентен двух- или более ступенчатой передаче. Каждая ступень увеличивает скорость на выходе по сравнению со скоростью на входе. Как будет очевидно для читателя, такой подход позволяет сколь угодно большее увеличение относительной скорости вращения в обоих генераторах, так как статор каждого генератора теперь вращается с отношением, фиксированным двухступенчатой передачей вместо одноступенчатой.

В случае, если передаточное отношение трансмиссии на каждой ступени выбрано таким образом, что относительная скорость увеличена, это будет считаться полезным, так как известно, что электрические генераторы более эффективны на повышенных скоростях вращения (например, в случае мощности на единицу веса).

В одном из примеров реализации каждый ротор турбины представлен с магнитной пластиной (представляя ротор любого генератора) смежный с одной медной пластиной статора (представляя статор любого генератора).

Такая конфигурация показана на фиг. 2.

В примере реализации проиллюстрированы два аналогичных ротора турбины, вращающихся в противоположных направлениях. Магнитная пластина {101} будет соединена напрямую с ротором турбины и вращаться вместе с ним. Магнитная пластина {101} соединена при помощи ремня, хомута, цепи или иного механизма трансмиссии с медной пластиной {112}, расположенной на противоположном роторе турбины с возможностью свободного вращения относительно противоположного ротора турбины.

Медная пластина {111} находится рядом с осью ротора турбины и может свободно вращаться относительно него. Медная пластина {111} соединена посредством ремня, цепи или иного механизма трансмиссии с магнитной пластиной {102}, расположенной на противоположном роторе турбины, который вращается навстречу.

Вращение ротора турбины в любом направлении вызывает вращение магнитной пластины {101} в аналогичном направлении, а вращение противоположного ротора турбины вызывает вращение медной пластины {111} в направлении аналогичном направлении вращения противоположного ротора турбины. По той причине, что в данном случае два ротора турбины вращаются в противоположных друг другу направлениях, направление вращения медной пластины {111} будет противоположно магнитной пластине {101}. Аналогичный эффект наблюдается в другом комплекте генератора (ротор {102} и статор {112}).

Как будет очевидно для специалиста в данной области противоположные соединения так же возможны, то есть медная пластина(ы) может соединяться напрямую с ротором(ами) турбины и будет вращаться в его направлении в то время, как магнитная пластина(ы) будут фиксироваться посредством любого подходящего механизма трансмиссии для создания противоположного направления вращения в парах генераторов. Так же возможно, что комплект магнитов, фиксированный к ротору турбины, будет соединен с другим комплектом магнитов, свободно вращающихся на противоположном роторе турбины, и в любой иной возможной комбинации.

Электрическая энергия может быть снята с вращающегося статора или ротора, например, при помощи контактных колец, SlimRotor, вертлюгов и иных подходящих средств, позволяющих передавать напряжение во время вращения, включая беспроводную передачу.

Несколько преимуществ может быть реализовано за счет описанных положений. Во-первых, даже без применения колес различных размеров, зубчатых колес или иных механизмов трансмиссии относительная скорость между ротором и статором уже практически удваивается. С помощью использования подходящих соотношений размеров зубчатых колес, размеров колес (как показано на рисунках) или иных передаточных отношений, возможно произвольное увеличение относительной скорости. Путем соответствующего размещения отношений возможно достичь достаточно высоких относительных скоростей вращения и отношений.

Обычно, для кратного увеличения относительной скорости вращения, наблюдаемой между ротором и статором, за счет некоторого увеличения скорости вращения ротора турбины, используют большой радиус колеса/зубчатого колеса, который должен приводить маленький радиус колеса/зубчатого колеса. Например, на фиг. 8 проиллюстрирована такая организация.

Фиг. 3 показывает другой пример реализации настоящего изобретения с роторами и статорами, вращающимися в противоположных направлениях, по обеим сторонам двух роторов турбины.

Фиг. 4 иллюстрирует еще один пример реализации настоящего изобретения с роторами и статорами, вращающимися в противоположных направлениях, включая корпус и два ротора турбины с возможностью вращения в обратных направлениях. Ротор приводится одной турбиной, а статор - другой, с промежуточной передачей, способной и далее увеличивать относительную скорость вращения. Данный рисунок показывает корпус, применяемый для прямого потока от лопастей роторов турбины в момент, когда они разворачиваются против (по направлению) потока.

Такие корпусы могут быть использованы для предотвращения попадания внешнего прямого потока на определенные элементы и/или формирование потока до необходимых конфигураций.

Например, во многих вертикально-осевых ветровых установках порядка половины объема ротора турбины укрыто при помощи корпуса (или покрытия, экрана, передней кромки и тому подобного) таким образом, что возвратная половина оборота ротора турбины удерживается от контакта с прямым входящим внешним потоком.

Установка может или не может быть спроектирована с поворотом передней части корпуса против входящего потока за счет использования любых возможных средств, как оборотная сторона или даже поворотная база (механически, физически, электронно, автоматически и иным образом).

Обычно корпус остается фиксированным относительно роторов турбины и иных компонентов, что облегчает реализацию. Однако корпус может быть и подвижным относительно других компонентов.

Более того, внутренняя поверхность корпуса допускает какую-то степень изоляции от окружающей среды.

Корпус, ротор турбины и лопатки могут быть выполнены из любого подходящего материала, например, металла, бетона, дерева, пластика, углерода, стекловолокна, холста, резины, нейлона, парусного материала, композитного материала и их комбинаций.

Примеры реализации, использующие двойные пластины показаны на фиг. 5-7.

На фиг. 5 две медные пластины {111} могут быть соединены напрямую с ротором турбины таким образом, чтобы вращаться вместе с ним. Одна из медных пластин соединена при помощи механизмов трансмиссии (предпочтительно колесо/зубчатое колесо с относительно большим радиусом) с двойной магнитной пластиной {102}, расположенной на противоположном роторе турбины (предпочтительно с относительно малым радиусом колеса/зубчатого колеса), где указанная двойная магнитная пластина {102} может вращаться свободно относительно него. На противоположной турбине, вращающейся во встречном направлении, две медные пластины {112} могут быть соединены напрямую с противоположным ротором турбины таким образом, чтобы вращаться вместе с ним. Одна из медных пластин соединена при помощи механизмов трансмиссии (предпочтительно с относительно большим радиусом колеса/зубчатого колеса) с двойной магнитной пластиной {101}, расположенной на роторе первой турбины (предпочтительно с малым радиусом колеса/зубчатого колеса), где указанная двойная магнитная пластина {101} может свободно вращаться относительно него.

Как описано выше, вращение роторов турбины вызывает вращение роторов в одном направлении, а их статоров - в противоположном, что ведет к повышенной относительной скорости вращения в обоих генераторах, если сравнивать со стандартными генераторами, фиксированными к стандартному ротору турбинной установки.

Фиг. 6 показывает пример реализации изобретения с роторами и статорами, вращающимися в противоположном направлении, с применением прямых ремней и двойных генераторов по обеим сторонам роторов турбины. Элементы 5001 обозначают вертлюги или любые иные средства передачи напряжения во время вращения, включая беспроводную передачу, и могут располагаться на любой подходящей структуре.

Фиг. 7 показывает альтернативный пример реализации изобретения со статорами и роторами, вращающимися в противоположных направлениях, с использованием смещенных ремней и двойных генераторов по обеим сторонам роторов турбины.

Фиг. 8 показывает еще один пример реализации настоящего изобретения с роторами и статорами, вращающимися в противоположных направлениях, с применением прямых ремней и четырех генераторов на двух роторах турбины, вращающихся в противоположных направлениях. На данном рисунке, который демонстрирует, каким образом может быть достигнута высокая относительная скорость вращения между ротором и статором, ротор {101} генератора может быть соединен напрямую с ротором турбины таким образом, чтобы вращаться вместе с ним. Ротор {101} соединен при помощи механизмов трансмиссии (предпочтительно с относительно большим радиусом колеса/зубчатого колеса) со статором {112}, размещенном на противоположном роторе турбины (предпочтительно с относительно малым радиусом колеса/зубчатого колеса), где упомянутый статор {112} может свободно вращаться относительно него. На противоположной турбине, вращающейся во встречном направлении, ротор {102} может быть соединен напрямую с противоположным ротором турбины, таким образом, чтобы вращаться вместе с ним. Ротор {102} соединен при помощи механизмов трансмиссии (предпочтительно с относительно большим радиусом колеса/зубчатого колеса) со статором {111}, расположенном на роторе первой турбины (предпочтительно с относительно малым радиусом колеса/зубчатого колеса), где упомянуты статор {111} может свободно вращаться относительно него. По той причине, что оба ротора турбины вращаются, статоры {111} и {112} оба вращаются в противоположном направлении относительно роторов {101} и {102}, соответственно, а так же в противоположном направлении относительно их ротора турбины с относительной скоростью, определенной произведением передаточных отношений каждой из первых двух задействованных ступеней передачи. Более того, ротор {103}, размещенный на роторе турбины, способный свободно вращаться относительно него, может быть соединен со статором {111} и вращаться вместе с ним. Направление вращения ротора {103} и статора {111} противоположно направлению ротора турбины, а их скорости вращения превышают входную скорость вращения их ротора турбины. Ротор {103} соединен при помощи механизмов трансмиссии (предпочтительно с относительно большим радиусом колеса/зубчатого колеса) со статором {114}, размещенном на противоположном роторе турбины (предпочтительно с относительно малым радиусом колеса/зубчатого колеса), где упомянутый статор {114} может свободно вращаться относительно него. Статор {113} может быть соединен напрямую с ротором турбины таким образом, чтобы вращаться вместе с ним. Статор {113} соединен при помощи механизмов трансмиссии (предпочтительно с относительно большим радиусом колеса/зубчатого колеса) с ротором {104}, расположенном на противоположном роторе турбины (предпочтительно с относительно малым радиусом колеса/зубчатого колеса), где упомянутый ротор {104} может вращаться свободно относительно него. В результате такой конфигурации роторы {103} и {104} так же вращаются в противоположных направлениях относительно вращения их статоров {113} и {114}, соответственно. Более того, пара ротор {103} и статор {113} вращаются друг против друга с одинаковой относительной скоростью вращения, как пары ротор-статор первых двух генераторов. Скорость, которая уже удвоена или даже больше, чем относительная скорость вращения, наблюдается между двумя роторами турбины. Более того, пара ротор {104} и статор {114} обладает даже большей относительной скоростью вращения между ними по сравнению с другими парами ротор/статор. Другие конфигурации так же возможны, как наподобие, (но не ограничиваясь) с применением различного количества комплектов генераторов аналогичного и/или различного типов, различного количества ступеней передачи, различных конфигураций колес/маховиков и/или генераторов, и наоборот, все из которых находятся в рамках реализации изобретения.

Как будет ясно для специалиста в данной области, увеличенная скорость вращения позволяет достигать более эффективной работы и/или меньших, менее дорогих устройств, применяющих меньшее количество магнитов и/или меньшее количества меди или проводных материалов.

Мы обозначили несколько пунктов в связи с настоящими положениями, которые так же имеют силу в отношении всех последующих частей изобретения.

1. Элементы 5001 (см. фиг. 2 и 6 в качестве примера) обозначают вертлюги или любые иные механизмы передачи напряжения во время вращения, включая беспроводную передачу, и могут располагаться на любой подходящей структуре.

2. Описанная организация магнитных и медных пластин может быть так же изменена на противоположную.

3. Возможно использование любых типов устройств преобразования энергии таких, как (но не ограничиваясь) генератор или генератор переменного тока, медные и магнитные пластины, электромагниты и тому подобное.

4. Возможно применение генераторов с одним ротором с множеством статоров либо одним статором с множеством роторов, а также когда оба ротора и статора, вращаются в противоположных направлениях.

5. Возможно использовать большее количество устройств преобразования энергии, как позволяет доступное пространство и крутящий момент от ротора турбины.

6. Возможно применение нескольких колес, зубчатых колес или шестерней и тому подобного (любого индивидуального размера и количества зубьев).

7. Возможно использование одной или более цепей, хомутов или ремней и тому подобного в прямой и/или перекрещенной комбинациях.

8. Магнит или статор сами по себе могут занимать место передач или зубчатых колес на рисунках и/или принимать роль маховиков, а механизмы трансмиссии могут быть соединены с ними напрямую.

9. Возможно добавление в систему зубчатых колес на или вместо колес и/или маховиков. Изобретение может применять блок-шестерни такие, как в 18-ти скоростном велосипеде таким образом, что задействуются одно, два или более умножений передаточных чисел. Любые другие типы зубчатых передач могут применяться наподобие таких, как в вариаторах определенных машин.

10. Маховики могут иметь любую форму, например, полые и/или двумя-тремя или более спицами, как вагонное колесо или спицы велосипедного колеса, с целью снижения веса и уменьшения сопротивления потоку.

11. Возможно принудить колеса служить в качестве лопаток турбины так, что они тоже будут вносить свой вклад в производство энергии установкой.

12. Возможно применять множество устройств обратного преобразования энергии и/или множества ступеней передачи внутри них, например, друг на друге. Каждый из них может обладать передаточным отношением >1. Таким образом, они способны произвольно достигать относительной скорости в такой мере, в какой позволяет имеющееся пространство, питание и материал. Несколько примеров, демонстрирующих данную концепцию, показаны, как на фиг. 8. Каждая такая добавленная ступень умножает и, таким образом, повышает входную скорость от предыдущей ступени.

13. Возможна установка любого из таких положений на одной или двух сторонах роторов турбины, как показано, например, в примере реализации на фиг. 3.

14. Возможно добавление любого количества внешних осей.

Механизмы трансмиссии, описанные во всем изобретении, могут включать множество ступеней, способных достигать невероятно высокие передаточные отношения между ротором(ами) и статором(ами).

Генераторы и пластины, показанные на рисунках, отображены в соединении с роторами турбины и ремнями, хомутами или цепями, натянутыми между ними. Тем не менее, равно возможно размещение генераторов и на внешней оси с их фиксацией на них. При помощи внешней оси, как эта, возможно размещение устройства в любой точке между двумя роторами турбины, включая точно в середине между ними с целью снижения веса на оси роторов турбины.

10В Применение одной или нескольких внешних осей для одного или более роторов турбины

В некоторых примерах реализации настоящего изобретения одна или более внешних осей применяется для вращения в противоположных направлениях статора и ротора одного или более комплектов генераторов, а так же дополнительного увеличения относительной скорости между ними.

Для случая применения внешней оси (одной или более) и одиночного ротора турбины или более, существует несколько возможностей. Внешняя ось соединена с любым возможным элементов установки, включая, например, втулку ротора турбины, корпус (если используется), опору или любое иное расположение.

A. Одиночный генератор, чей ротор вращается в противоположном направлении к его статору, расположен на роторе турбины, и приводится посредством ремня, хомута, цепи, колес, зубчатых колес, маховиков и иных механизмов трансмиссии, соединенных исключительно с одной внешней осью.

Б. Несколько генераторов с роторами и статорами, вращающимися в противоположных направлениях, расположены на роторе турбины, и приводятся при помощи ремней, хомутов, цепей, колес, зубчатых колес, маховиков или иных механизмов трансмиссии, соединенных исключительно с одной внешней осью.

B. Одинарный генератор или более с роторами и статорами, вращающимися в противоположных направлениях, расположен на единичной внешней оси, и приводится при помощи ремней, хомутов, цепей, колес, зубчатых колес, маховиков или иных механизмов трансмиссии, соединенных с ротором турбины.

Г. Несколько генераторов с роторами и статорами, вращающимися в противоположных направлениях, расположены на нескольких внешних осях, и приводятся при помощи ремней, хомутов, цепей, колес, зубчатых колес, маховиков или иных механизмов трансмиссии, соединенных с ротором турбины.

Д. Несколько генераторов с роторами и статорами, вращающимися в противоположных направлениях, расположены на роторе турбины, и приводятся при помощи ремней, хомутов, цепей, колес, зубчатых колес, маховиков или иных механизмов трансмиссии, соединенных с несколькими внешними осями.

В рамках положений настоящего изобретения так же находится создание средств для изменения расстояния между любыми данными внешними осями и ротором турбины, например, за счет применения рельс или иных методов для обеспечения возможности изменения размера применяемых колес/зубчатых колес.

10В-А

Удвоение скорости (или даже больше) пары ротор-статор может быть так же достигнуто одинарным ротором турбины и единой внешней осью, как показано на фиг. 9. Применяется одинарный генератор, размещенный на роторе турбины. Статор вращается в направлении, против