BG62226B1

BG62226B1 - Генератор за енергия

Info

Publication number: BG62226B1
Application number: BG100700A
Authority: BG
Inventors: Chung Hyun
Original assignee: Hyun Laboratory Co.
Priority date: 1994-01-06
Filing date: 1996-07-05
Publication date: 1999-05-31
Also published as: NZ278435A; CZ9602014A3; FI962710A; MD1727F2; EP1557933A3; MX9602644A; FI962710A0; FI20070541L; EP0739081A4; HUT77781A; US20020084712A1; EE9600125A; CA2180656A1; CN1141695A; CN101017731A; NO962853L; LT4156B; EP0739081A1; US20040007932A1; HU9601833D0

Description

(54) ГЕНЕРАТОР ЗА ЕНЕРГИЯ (57) Генераторът може да се използва като индукционен или линеен двигател. Той съдържа трифазна първична намотка (15А, 15В, 15С), свързана към променливотоково захранване (14) и създаваща бягащо магнитно поле в допълнение към едно променливо поле, и вторична намотка (16А, 16В, 16С), разположен така, че да се свързва с променливото и с бягащото поле. Когато в първичната намотка (15) протичат трифазни променливи ial, ibl, icl, се създава променлив магнитен поток, който генерира променливо поле и въртящо се магнитно поле. При това във вторичната намотка (16) се индуцират електродвижещи напрежения, които са по-големи от подаваната енергия на първичната намотка (15), при което се получава самовъзбуждане и протичат симетрични трифазни променливи токове ia2, ib2, ic2. Индуцираните във вторичната намотка (16) напрежение и ток се управляват чрез регулиране отношението на броя на навивките на първичната (15) и вторичната намотка (16).

претенции, 27 фигури

(54) ГЕНЕРАТОР НА ЕНЕРГИЯ

Област на техниката

Изобретението се отнася до генератори на енергия, по-специално до генератори, работещи като захранващи източници на електрическа енергия, генерирана чрез самовъзбуждане и подавана към преобразувател, верига с товарно съпротивление или други подобни.

Предшестващо състояние на техниката

Известни са различни видове генератори на електрическа енергия: хидроелектрически генератори, при които за генериране на електрическа енергия се използва кинетичната енергия на падаща от високо вода; термоелектрически генератори, при които се използва топлинната енергия на горива, например въглища, тежко гориво или мазут и горивни газове; ядрени генератори, при които се използва атомната енергия, освободена при процеса на ядрено делене; слънчеви генератори, при които се използва слънчева енергия (т.е. слънчева топлина или светлина); вятърни генератори, използващи енергията на вятъра; химически генератори (т.е. акумулатори), при които за генериране на електрическа енергия се използва химическата енергия, получена от химични реакции с отделяне на нискоенергиен продукт.

Всеки един от тези видове генератори има недостатъци, свързани с проблеми при опазване на околната среда, предотвратяване на отделянето на вредни газове, например въглероден двуокис, азотни окиси, серни окиси и други замърсители на въздуха, изхвърлянето на тежки метали, например живак, никел и кадмий, използвани за химическите реакции в акумулаторите. Освен това обществен проблем са не само ядрените отпадъци, но и рискът от ядрени аварии. Проблем е и осигуряването на постоянен енергиен поток.

Известни са и електрически генератори, които са компактни и са с възможност за постоянно подаване на значително количество енергия без замърсяване на околната среда.

Известен е електрически генератор, описан в JP 61-189156, който съдържа първична намотка, произвеждаща бягащо магнитно поле и променливо магнитно поле и вторична намотка, разположена така, че да бъде свързана с променливото магнитно поле и с бягащото магнитно поле, създавани от първичната намотка. При този генератор част от електродвижещото напрежение, индуцирано във вторичната намотка, се подава към първичната намотка. Двете намотки са навити около статор, като скоростта на въртене на двигателя се настройва чрез промяна на честотата.

Тъй като роторът се движи от електродвижещите сили на въртящото се магнитно поле, страната на ротора (където е навита вторичната намотка) може да получи само единен (неразделен) ефект, като по този начин количеството на индуцирания ток е минимално. Аналогично, електронният ток, индуциран в другата намотка, е даже по-малък.

Същност на изобретението

Цел на изобретението е да се предложи генератор, който има по-висока стойност на индуцирания в намотките ток.

Тази и други цели са постигнати, като е предложен генератор, съдържащ първична намотка, произвеждаща бягащо магнитно поле и променливо магнитно поле и вторична намотка, разположена така, че да бъде свързана с променливото магнитно поле и с бягащото магнитно поле, създавани от първичната намотка. При това част от електродвижещото напрежение, индуцирано във вторичната намотка, е подадено към първичната намотка, като първичната и вторичната намотки са навити около статор. Съгласно изобретението първичната и вторичната намотки са разположени в един и същи канал, при което те се намират в една и съща магнитна верига.

Съгласно изобретението отношението на броя на навивките на първичната и на вторичната намотки се използва за регулиране на индуцираните във вторичната намотка напрежение и ток.

Съгласно друг аспект на изобретението променливото магнитно поле и въртящото се магнитно поле, създавани от първичната намотка, се получават от постоянен ток или от еднофазен, двуфазен или многофазен, включително трифазен променлив ток.

Съгласно друг аспект на изобретението броят на алтернациите на променливото магнитно поле и броят на ротациите на въртящото се магнитно поле се увеличават чрез намаляване на периода на многофазния променлив ток.

Освен това съгласно изобретението първичната намотка представлява многофазна симетрична намотка, включително трифазна симетрична намотка, както и многополюсна намотка, включително четириполюсна намотка.

Вторичната намотка е симетрична намотка със същия брой фази, както първичната намотка.

Съгласно трети аспект на изобретението първичната и вторичната намотка се използват като първични, като се осигурява вторична намотка, движеща се спрямо първичните чрез ток, индуциран от бягащото магнитно поле.

Освен това проводникът на първичната намотка и този на вторичната намотка са навити до една сърцевина, която формира същата магнитна верига.

Осигурен е и ротор с вал, разположен по оста на магнитното поле, при което роторът се завърта от ток, индуциран от въртящото се магнитно поле, като първичната и вторичната намотки служат за статор.

Освен това е възможно първичната и вторичната намотки да служат за ротор, като се осигурява вал, разположен по оста на магнитното поле, и статор за завъртане на ротора чрез ток, индуциран от въртящото се магнитно поле.

При предложената конструкция променливото поле и бягащото магнитно поле, създадени от променливия магнитен поток, получен от захранващ или възбуждащ ток, който протича в първичната намотка, индуцират във вторичната намотка електродвижещо напрежение, генерирано от тези полета. Електродвижещото напрежение, индуцирано във вторичната намотка от променливото поле, е по същество равно на захранващата енергия, която се подава на първичната намотка за протичане на захранващ или възбуждащ ток, като се пренебрегнат някои загуби, като загуби в желязото и в медта. По този начин във вторичната намотка се индуцират електродвижещи напрежения (напрежение, генерирано от променливото поле, и напрежение, генерирано от бягащото магнитно поле), които са по големи от подаваната енергия към първичната намотка, при което се получава самовъзбуждане.

Ако поне част от електродвижещото напрежение, индуцирано във вторичната намотка, се подаде към първичната, ще се получи самовъзбуждане без външно захранване с електрическа енергия, с изключение на началния етап.

Трябва да се отбележи, че променливото поле и бягащото магнитно поле (включващо въртящо се магнитно поле), генерирани от първичната намотка, се създават от постоянен ток, от еднофазен, двуфазен или многофазен променлив ток, включително трифазен променлив ток.

Когато бягащото магнитно поле е въртящо се магнитно поле, електромагнитното напрежение, индуцирано във вторичната намотка, може да се увеличи чрез увеличаване на броя на алтернациите (редуванията) на променливото поле и на броя на ротациите на въртящото се магнитно поле. При това променливото поле и въртящото се магнитно поле се получават от постоянен ток, от еднофазен, двуфазен или многофазен променлив ток, включително трифазен променлив ток. Броят на редуванията и броят на ротациите може да се увеличи чрез скъсяване на цикъла на периодично протичащия постоянен ток и чрез намаляване на периода на променливия ток в случая на използване на еднофазен, двуфазен или многофазен (включително трифазен) променлив ток. Когато първичната намотка е многофазна (включително трифазна) симетрична намотка, както и многополюсна (включително четириполюсна) намотка, електродвижещото напрежение, индуцирано във вторичната намотка, се увеличава с увеличаване броя на фазите и броя на полюсите на многофазната многополюсна намотка. В този случай за предпочитане вторичната намотка е симетрична намотка и има същия брой фази, както първичната намотка. Това се отнася и за случая, когато бягащото магнитно поле не е въртящо се магнитно поле.

За предпочитане първичната и вторичната намотки са разположени в една и съща магнитна верига и проводниците им са близо до сърцевината, изграждаща магнитната верига.

Генераторът съгласно изобретението може да се използва и като индукционен двига тел чрез следните конструкции. При първата конструкция се осигурява ротор с въртящ се вал по оста на въртящото се магнитно поле, като роторът е разположен по такъв начин, че да се върти от тока, индуциран от въртящото се магнитно поле, а първичната и вторичната намотки служат за статор. При втората конструкция първичната и вторичната намотки служат за ротор с въртящ се вал, разположен по оста на въртящото се магнитно поле, като се осигурява статор за въртенето на ротора (т.е. на първичната и на вторичната намотки) чрез тока, индуциран от въртящото се магнитно поле. Освен това генераторът може да се използва като линеен двигател чрез конструкция, при която първичната и вторичната намотки се използват в качеството на първична намотка, като се осигурява вторична намотка, която се движи спрямо първичната под действието на тока, индуциран от бягащото магнитно поле.

Освен това и първичната, и вторичната намотки са разположени в една и съща магнитна верига, т.е. в един и същи канал. Поради това едновременно се получават два различни ефекта на индукция, което позволява да се повиши количеството на електродвижещите сили. Полученото от тях електричество чрез двойния ефект надвишава входното количество електричество, което прави възможно генерирането на ново електричество.

Други цели и предимства на изобретението ще станат по-ясни от примерното описание, разглеждано в съответствие с придружаващите фигури.

Описание на фигурите

На фиг. от 1 до 7 са илюстрирани генератори съгласно първо изпълнение на изобретението;

На фиг. 1 е изобразен аксонометричен изглед на напречен разрез на генератор;

На фиг. 2 е представено напречно сечение на генератор;

На фиг. 3(a) е показана схема на свързване, а на фиг. 3(в) и 3(c) - схеми на намотките;

На фиг. 4 е илюстрирано генерирането на въртящо се магнитно поле;

На фиг. 5 (а) е представено напречно сечение на генератор, съгласно първа модифицирана форма на първото изпълнение, съот ветстващо на генератора от фиг. 2, а фиг. 5 (в) и 5(c) представляват схеми на намотките на първата модифицирана форма и съответстват на тези от фиг. З(в) и 3(c);

На фиг. 6 е илюстрирано генерирането на въртящо се магнитно поле съгласно първата модифицирана форма;

На фиг. 7(a) е представено напречно сечение на генератор съгласно втора модифицирана форма на първото изпълнение, което съответства на това от фиг. 2, а фиг. 7 (в) и 7 (с) представляват схеми на намотките на втората модифицирана форма и съответстват на тези от фиг. 3 (в) и 3 (с);

Фигури от 8 до 11 илюстрират модификации, при които генераторът съгласно първото изпълнение се използва като индукционен двигател;

Фигури 8 и 9 представляват съответно надлъжно и напречно сечение на първа модификация;

На фиг. 10 и 11 са представени съответно надлъжно и напречно сечение на втора модификация;

На фиг. 12 и 13 е показан генератор съгласно второ изпълнение на изобретението;

На фиг. 12(a) е представен напречен разрез на генератора, съответстващ на този от фиг. 2, а фиг. 12(b) и 12(c) представляват схеми на намотките и съответстват на фиг. '3(b) и 3 (с.);

На фиг. 13 е представена схема на свързване;

На фиг. от 14 до 17 са представени генератори съгласно трето изпълнение на изобретението;

На фиг. 14 е представен общ външен изглед на генератор;

На фиг. 15 е представена схема на свързване;

Фиг. 16 представя общ външен изглед на генератор съгласно първа модифицирана форма на третото изпълнение;

На фиг. 17 е представена схема на свързване съгласно втора модифицирана форма на третото изпълнение;

На фиг. 18 е изобразен общ външен изглед на генератор в съответствие с модификация, при която генераторът съгласно първата модифицирана форма на третото изпълнение се използва като индукционен двигател;

На фигури от 19 до 22 е представен генератор съгласно четвърто изпълнение на изобретението;

На фиг. 19 е представено надлъжно сечение на генератора;

На фиг. 20 е представен изглед на сърцевина;

На фиг. 21 е показана схема на свързване;

На фиг. 22 е представена схема, показваща разположението на намотките;

На фигури 23 и 24 е илюстрирана модификация, при която генераторът съгласно четвъртото изпълнение се използва като индукционен двигател;

На фиг. 23 е представено надлъжно сечение на генератора;

На фиг. 24 е изобразено напречно сечение по линията А - А’ съгласно фиг. 23;

На фигури 25, 26(a) и 26 (в) е илюстриран генератор съгласно пето изпълнение на изобретението;

На фиг. 25 е представено напречно сечение на генератор, който съответства на фиг. 2;

Фиг. 26(a) и 26(в) представляват схеми на намотките и съответстват на фиг. 3(в) и 3(c); и

Фиг. 27 представлява надлъжно сечение на модификация, при която генераторът съгласно петото изпълнение се използва като линеен двигател.

Приложение на изобретението

По-долу са описани генератори съгласно изпълненията на изобретението в съответствие с придружаващите чертежи.

Първо изпълнение: двуполюсна концентрична намотка (с пълна стъпка) с трифазен променлив ток:

Съгласно фиг. 1 и 2 сърцевина 10 е изградена от цилиндрична част 10А (която е твърда) и пръстеновидна част 10В. Цилиндричната част 10А се монтира в кухата област на пръстеновидната част 10В, така че частите 10А и 10В на сърцевината са магнитно свързани една с друга. Цилиндричната част 10А е направена като пакет от кръгли тънки стоманени пластини и по външната си периферна повърхност има шест канала 11. Каналите 11 са разположени равномерно (на еднакво разстояние един от друг) по периферията на частта 10А и всеки от тях се простира аксиално в нея. Пръстеновидната част 10В също е направена като пакет от тънки пръстеновидни стоманени пластини и по вътрешната си периферна повърхност има шест изрязани жлеба 13. Жлебовете 13 са на еднакво разстояние един от друг по периферията на частта 10В на сърцевината и се простират в аксиално направление. В жлебовете 13 са поставени водещите краища на издатините 12, всяка от които е формирана между каналите 11 на цилиндричната част 10А. При тази конструкция сърцевината 10 се произвежда така, че цилиндричната й част 10А се монтира в кухата област на пръстеновидната част 10В чрез поставяне на издатините 12 на частта 10А в жлебовете 13 на частта от сърцевината 10В.

Във вътрешните участъци на каналите 11 на цилиндричната част 10А се монтира първична намотка 15, състояща се от Ш - фазна намотка 15А, VI - фазна намотка 15В и W1 фазна намотка 15С. Намотките 15А, 15В и 15С са свързани към трифазно променливотоково захранване 14, както е показано на фиг. 3(a), като формират трифазна симетрична намотка тип звезда, показана на фиг. 3(в). Аналогично в предните части на каналите lie поставена вторична намотка 16. Както се вижда от фиг. 3(a), тя се състои от U2 - фазна намотка 16А, V2 - фазна намотка 16В и W2 - фазна намотка 16С и е свързана като трифазна симетрична намотка тип звезда, показана на фиг. 3(c). Трябва да се отбележи, че цифрите от 1 до 6 на фигури 3(в) и 3(c) обозначават номерата на каналите.

Когато симетрични трифазни променливи токове ial, ibl,icl протичат като възбуждащ ток от трифазния променливотоков захранващ източник 14 към първичната намотка 15 (т.е. Ш - фазната намотка 15А, VI - фазната намотка 15В и W1 - фазната намотка 150, те създават променлив магнитен поток, който генерира променливо поле 17 и въртящо се магнитно поле 18, както е показано на фиг. 4. Въртящото се магнитно поле 18 е вид бягащо магнитно поле и се завърта един път в посока на часовниковата стрелка за времето на един период на симетричните трифазни променливи токове ial, ibl, icl. Вторичната намотка 16 (т.е. U2 - фазната намотка 16А, V2 фазната намотка 16В и W2 - фазната намотка 160 взаимодейства с променливото поле 17 и с въртящото се магнитно поле 18. BU2-V2и W2 - фазните намотки 16А, 16В и 16С се индуцират електродвижещи напрежения, генерирани от променливото поле 17 и въртящото се магнитно поле 18, при което протичат симетрични трифазни променливи токове ia2, ib2, ic2, както е показано на фиг. 3(a) и 3(c).

Както е посочено по-горе, електродвижещото напрежение, генерирано от променливото поле 17, се добавя към това, генерирано от въртящото се магнитно поле 18, като тези напрежения се индуцират във вторичната намотка 16. Освен това електродвижещото напрежение, генерирано от променливото поле 17 и индуцирано във вторичната намотка 16, е по същество равно на електрическата мощност на симетричните трифазни променливи токове ial, ibl, icl, протичащи в първичната намотка 15, като се пренебрегнат някои загуби, напр. загуби в медта и загуби в желязото. В резултат на това общото напрежение, индуцирано във вторичната намотка 16, е по-голямо от захранващото напрежение, подавано към първичната намотка 15, което предизвиква самовъзбуждане.

Въпреки че първото изпълнение беше описано в контекста на двуполюсна концентрична намотка (с пълна стъпка), то е еднакво приложимо и за четириполюсна концентрична намотка (с пълна стъпка). В този случай, както се вижда от фиг. 5 (а), 5 (в) и 5 (с), броят на използваните канали 11' е два пъти по-голям от броя на каналите 11. Там е положена например листова първична намотка 15', състояща се от U1 - фазна намотка 15А’, VI - фазна намотка 15В’ и W1 - фазна намотка 15С’, и листова вторична намотка 16', състояща се от U2 - фазна намотка 16A, V2 - фазна намотка 16В’ и W2 - фазна намотка 16С’. При такава намотка се получава четириполюсно въртящо се магнитно поле 18', както е показано на фиг. 6, което се завърта един път в посока на часовниковата стрелка за време на два периода на симетричните променливи токове ial, ibl, icl. По аналогичен начин се създава въртящо се магнитно поле с шест или повече полюса. С увеличаване на броя на полюсите на магнитното поле нараства и електродвижещото напрежение, индуцирано във вторичната намотка 16 (16').

Първото изпълнение е описано на базата на концентрична намотка (с пълна стъпка), но може да се използва и разпределена намотка (с пълна стъпка). Например в случая, когато се използва четириполюсна разпределена листова намотка, както е показано на фиг. 7 (а), 7 (в) и 7 (с), в тридесет и шест канала 11” се разполагат Ш - фазна намотка 15А”, VI - фазна намотка 15В” и W1 - фазна намотка 15С”, изграждащи първичната намотка 15”, както и U2- фазна намотка 16А”, V2 - фазна намотка 16В” и W2 - фазна намотка 16С”, изграждащи вторичната намотка 16”. Другите параметри на конструкцията са същите, както описаните по-горе.

Трябва да се отбележи, че номерата от 1 до 12 на фигури 5(a) до 5(c) и от 1 до 36 на фигури 7 (а) до 7 (с) по същия начин обозначават номерата на каналите.

Варианти на изпълнение

Вариант 1

Пояснен е случаят, когато генератор, съдържащ описаната четириполюсна разпределена намотка (с пълна стъпка), захранвана с трифазен променлив ток, се използва като индукционен двигател.

Както е показано на фиг. 8 и 9, осигурен е цилиндричен корпус на статора 20 (кух) с горна и долна стени. В корпуса 20 коаксиално е закрепена Пръстеновидна сърцевина 21.

По вътрешната периферна повърхност на сърцевината 21 са направени тридесет и шест канала 22. Каналите 22 са разположени на равно разстояние един от друг по периферията на сърцевината 21 и се простират аксиално по дължината й. Във вътрешните участъци на каналите 22 е разположена първична намотка 23, а в предните участъци на каналите 22 - вторична намотка 24. Намотките 23 и 24 са листови във формата на четириполюсна разпределена намотка (с пълна стъпка), захранвана с трифазен променлив ток, като може да бъде и трифазна симетрична намотка.

В кухата област на пръстеновидната сърцевина 21 има цилиндричен проводник 30 (твърд). Той включва въртящ се вал 29, разположен по оста на въртящото се магнитно поле и с помощта на лагери 27, 28 е закрепен с възможност за въртене в отвори 25, 26 в горната и долната стени на корпуса 20 на статора. Въртящото се магнитно после се създава от първичната намотка 23, при което пръстеновидната сърцевина 21 служи за статор, а цилиндричният проводник 30 - за ротор. Въртящото се магнитно поле индуцира ток по повърхността на цилиндричния проводник 30, а този ток от своя страна предизвиква индуцирано магнитно поле. Електромагнитните сили, генерирани от въртящото се магнитно поле и от индуцираното магнитно поле, завъртат служещия за ротор цилиндричен проводник 30. Както е споменато по-горе, очевидно е, че електродвижещите напрежения, индуцирани във вторичната намотка 24, са поголеми от електрическата енергия, подавана към първичната намотка 23.

Описаният генератор може да се модифицира, както е илюстрирано на фиг. 10 и 11, при което в цилиндричния корпус на статора 20' (който е кух) коаксиално е разположена пръстеновидна сърцевина 2Г, закрепена към долната стена на корпуса 20' на статора, а в пръстеновидното пространство между външната периферна повърхност на пръстеновидната сърцевина 21' и вътрешната периферна повърхност на корпуса 20' на статора е поставен хлабаво пръстеновиден проводник 30'. В този случай валът 29' на пръстеновидния проводник 30' също е разположен по оста на въртящото се магнитно поле в кухата област на пръстеновидната сърцевина 21'. Другите характерни особености са същите като описаните по-горе с изключение на това, че каналите 22' са направени по външната периферна повърхност на пръстеновидната сърцевина 2Г.

Въпреки че беше описано използване на четириполюсна разпределена намотка (с пълна стъпка), захранвана с трифазен променлив ток, очевидно е, че може да се използва и двуполюсна или четириполюсна концентрична намотка (с пълна стъпка), захранвана с трифазен променлив ток. В предишното изпълнение пръстеновидната сърцевина 21 (21') служи за статор, а цилиндричният проводник 30 (пръстеновидният проводник 30') - за ротор. Възможно е пръстеновидната сърцевина 21 (2Г) да бъде снабдена с вал и да се използва за ротор, като цилиндричният проводник 30 (пръстеновидният проводник 30') - за статор.

При това изпълнение първичната намотка 15 (15', 15”, 23) има вътрешни участъци на каналите 11 (11', 11”, 22, 22'), докато вторичната намотка 16 (16', 16”, 24) - предни участъци.

Възможно е обаче първичната намотка 15 (15', 15”, 23) да бъде с предни участъци, а вторичната намотка 16 (16', 16”, 24) - с вътрешни участъци. Възможно е също така намотките да се разположат по вътрешните и предните части, независимо дали са първични или вторични. Въпреки че при това изпълнение се използва звездообразно свързана трифазна симетрична намотка, може да се работи и със свързана тип триъгълник трифазна симетрична намотка. Намотката, използвана за това изпълнение, може да бъде вълнообразна намотка или верижна, вместо листова намотка. Освен това намотката с пълна (диаметрална) стъпка може да бъде заменена с намотка със скъсена стъпка. Накратко, първото изпълнение е приложимо за всички типове намотки.

В това изпълнение сърцевината 10 (10', 10”, 21, 21') е направена от пакет тънки стоманени пластини, но тя може да бъде изградена и от навити стоманени пластини, стоманени слитъци или прегрят закален феритен материал. Накратко, могат да се използват всякакви материали, стига да са магнитни.

Второ изпълнение: четириполюсна разпределена намотка (с пълна стъпка) с фазоотместващ кондензатор, захранвана с еднофазен променлив ток.

Както е показано на фигури 12(a), 12(6) и 12(c), сърцевина 40 е съставена от цилиндрична част.40А (твърда) и пръстеновидна част 40В, магнитно свързана с частта 40А и имаща куха област, в която, аналогично на първото изпълнение, е монтирана частта 40А.

По външната периферна повърхност на частта 40А на равно разстояние един от друг са формирани шестнадесет канала 41, всеки от които се простира в аксиално направление. Във вътрешните части на каналите 41 е поставена първична намотка 43. Както се вижда от фиг. 13, тя е свързана с еднофазен променливотоков захранващ източник 42 и се състои от главна намотка (еднофазна) 43А и спомагателна намотка 43В с кондензатор 44, при което се получава двуфазна симетрична листова намотка с пълна стъпка. Главната и спомагателната намотки 43А и 43В са така разположени, че фазовата им разлика е 90°. Както е показано на фиг. 13, в предните участъци на каналите 41 е поставена вторична намотка 45. Аналогично вторичната намотка 45 се състои от главна намотка (еднофазна) 45А и спома гателна 45В с кондензатор 46, при което се получава двуфазна симетрична листова намотка с пълна стъпка. Намотките 45А и 45В са така разположени, че фазовата им разлика е 90°.

При протичане на възбуждащ еднофазен променлив ток il от еднофазния постояннотоков захранващ източник 42 към първичната намотка 43, от токовете ί 1а и ilb, протичащи в главната 43А и спомагателната 43В намотки, се генерира променлив магнитен поток, създаващ променливо поле. Благодарение на променливото поле и фазовата разлика между токовете Па и ilb, протичащи в главната и спомагателната намотки 43А и 43В, се получава въртящо се магнитно поле. Това поле се завърта един път за време на един период на еднофазния ток il. Променливото поле и въртящото се магнитно поле позволяват взаимното свързване на главната (еднофазна) намотка 45А със спомагателната намотка 45В на вторичната намотка 45, при което се индуцират електродвижещи напрежения и протича еднофазен променлив ток i2. По този начин, както и при първото изпълнение, във вторичната намотка 45 се индуцират електродвижещи напрежения, които са по-големи от захранването, подавано към първичната намотка 43.

При второто изпълнение първичната намотка 43 може да бъде разположена- в предните участъци на каналите 41, а вторичната намотка 45 - във вътрешните им участъци. Възможно е също така намотките 43, 45 да са разположени във вътрешните и предните участъци, независимо от това коя намотка къде е поставена, както е в случая при първото изпълнение. Въпреки че при това изпълнение се използва листова намотка, може да се използва вълнова намотка или верижна намотка. Освен това, вместо намотка с пълна стъпка, може да се използва намотка със скъсена стъпка. Накратко, второто изпълнение е приложимо за всички видове методи за направа на намотки. Освен това, както и при първото изпълнение, сърцевината 40 може да бъде направена от формирани като пакет или навити стоманени пластини или от стоманен блок или прегрят закален феритен материал. За сърцевината 40 могат да се използват всякакви материали, стига да имат магнитни свойства.

Еднофазен генератор с променливотоково захранване от типа с фазоотместващ кон дензатор може да се използва като индукционен двигател със същата конструкция като описаната за модификацията на първото изпълнение.

В случая на генератор без кондензатор също се създават променливо поле и въртящо се магнитно поле, както е в случая на еднофазен генератор с променливотоково захранване и фазоотместващ кондензатор. Също така и електродвижещите напрежения, индуцирани във вторичната намотка, могат да бъдат по-големи от захранването, подавано към първичната намотка, като се осигури разлика в реактивните съпротивления на първичната и вторичната намотки или чрез протичане на двуфазен променлив ток с фазова разлика 90°. Освен това с конструкция като индукционен двигател може да се използва генератор без кондензатор.

Трето изпълнение: Еднофазна двуполюсна намотка с променливотоково захранване от типа екранираща намотка.

Както е показано на фиг. 14, сърцевина 50 е съставена от U-образна част 50А и Xобразна част 50В. Х-образната част 50В е магнитно свързана с U-образната част 50А и е монтирана в кухата област между двете й рамена. Частите 50А и 50В са направени от наредени в пакет съответно U-образни и Xобразни стоманени пластини. U-образната част ' 50А има по два жлеба 51 от вътрешната страна на всяко рамо за разполагане на водещите краища на Х-образната част 50В. Сърцевината е така направена, че Х-образната част 50В е поставена в кухата област между рамената на U-образната част 50А чрез монтиране на водещите краища на частта 50В в жлебовете на частта 50А.

Проводникът на една първична намотка 53 се навива около средната част на Uобразната част 50А и първичната намотка 53 е свързана към еднофазен променливотоков захранващ източник 52, както е показано на фиг. 15.

Както е показано на фиг. 15 една вторична намотка 54 включва първа намотка 54А и втора намотка 54В, които са навити около Х-образната част на сърцевината 50В така, че се пресичат. Както е показано на фиг. 14, Х-образната част от сърцевината 50В има двойка късо съединени намотки 55, 56, направени например от мед, така, че съгласно фиг.

15, в Х-образната част 50В се създава магнитно поле, въртящо се в посока, обратна на часовниковата стрелка.

При протичане на еднофазен променлив ток il от еднофазен променливотоков захранващ източник 52 в първичната намотка се получава променлив магнитен поток, който създава променливо поле. Благодарение на това променливо поле и на функцията на двойката късо съединени намотки 55, 56 да забавят магнитния поток, се получава въртящо се магнитно поле, което се завърта един път за време на един период на еднофазния променлив ток il. Променливото поле и въртящото се магнитно поле позволяват взаимното свързване на първата и втората намотка 54А и 54В на вторичната намотка 54, при което се индуцират електродвижещи напрежения и протичат еднофазни променливи токове i2a, i2b. По този начин аналогично на първото и второто изпълнения във вторичната намотка се индуцират електродвижещи напрежения, по-големи от захранването, подавано към първичната намотка 53.

Въпреки че третото изпълнение беше описано с използване на сърцевина 50, съдържаща U-образна част 50А и Х-образна част 50В, възможно е да се използва сърцевина 50', показана на фиг. 16, която съдържа модифицирана U-образна част 50А’ и кръгла (цилиндрична) част50В’ (твърда). Кръглата (цилиндрична) част 50В’ се поставя хлабаво в кухата област между рамената на модифицираната Uобразна част 50А’. Частите 50А’ и 50В’ са направени съответно като пакети от модифицирани U-образни и кръгли стоманени пластини. Подобно на третото изпълнение, една първична намотка 53' е навита около средната част на модифицираната U-образна част 50А’. Една вторична намотка 54', съдържаща първа намотка 54А’ и втора намотка 54В’, е навита около кръглата (цилиндричната) част 50В’ по такъв начин, че първата и втората намотки 54А’ и 54В’ се кръстосват. С 57 е обозначен луфт, а с 58 и 59 - късо съединени намотки.

Вторичната намотка 54 (54') може да се модифицира както е показано на фиг. 17 така, че да съдържа първа до трета намотки 54С”, 54А” и 54В”. Първата намотка 54С” е навита над или под първичната намотка 53 (53'), която от своя страна е навита около средната част на U-образната част 50А (модифицираната U образна част 50А’). Втората и третата намотки 54А” и 54В” са навити около Х-образната част 50В (кръглата/цилиндрична част 50В’) така, че се пресичат както първата и втората намотки 54А (54А’), 54В (54В’). Такава конфигурация спомага за ефективно индуциране на електродвижещи напрежения в първата намотка 54С”, които се получават от променливото поле, създавано от първичната намотка 53 (53').

Вариант 2

Ще бъде разгледан случаят, когато генераторът с описаната по-горе сърцевина 50', съдържащ модифицирана U-образна част 50А’ и кръгла (цилиндрична) част 50В’, се използва като индукционен двигател.

Съгласно фиг. 18, сърцевина 60 е направена от пакет тънки модифицирани U-образни стоманени пластини, както е описано по-горе. Вместо споменатата кръгла (цилиндрична) част на сърцевината 50В’, в кухата област между рамената на модифицираната Uобразна сърцевина 60 се поставя хлабаво цилиндричен проводник 62 (твърд). Цилиндричният проводник 62 съдържа и е коаксиален с вал 61, разположен перпендикулярно на равнината на чертежа, като се поддържа с възможност за въртене например чрез лагери (непоказани), поставени в двата му края. Първична намотка 63 & навита около средната част на модифицираната U-образна сърцевина 60, а вторична намотка 64, състояща се от първа и втора намотки 64А и 64В, е навита около цилиндричния проводник 62 по такъв начин, че намотките 64А и 64В се кръстосват, а проводникът 62 може да се върти. Тази модификация е същата като описаната по-горе модифицирана форма поради това, че от първичната намотка 63 се създава въртящо се магнитно поле, което индуцира ток по повърхността на проводника 62 за създаване на индуцирано магнитно поле, а освен това цилиндричният проводник 62 се върти като ротор от електромагнитните сили, получени от въртящото се магнитно поле и индуцираното магнитно поле, като сърцевината 60 служи за статор. Както е посочено по-горе, при модификацията електродвижещото напрежение, индуцирано във вторичната намотка 64, е поголямо от захранващото напрежение, подавано към първичната намотка 63. Както е показано на фиг. 17, възможно е също вторичната намотка 64 да се състои от първа до трета намотки, като първата намотка да е навита над или под първичната намотка 63, а втората и третата намотки да са навити пресичайки се около цилиндричния проводник 62, точно както е в случая с първата и втората намотки 64А и 64В. При такава конфигурация електродвижещото напрежение, създадено от променливото поле от първичната намотка 63, може ефективно да се индуцира в първата намотка. Другите параметри на конструкцията са както описаните по-горе.

Сърцевината 50 (50', 60) може да бъде направена не само от тънки стоманени пластини, но и от стоманен блок, прегрят закален феритен материал или всякакъв друг магнитен материал, както при първото и второто изпълнение.

Четвърто изпълнение. Двуполюсна концентрична намотка (с пълна стъпка), захранвана с постоянен ток.

Както се вижда на фиг. 19, сърцевина 70 се състои от две дискообразни части 70А и 70В, направени например чрез прегряване и закаляване на ферит. Както е показано на фиг. 20, всяка от дискообразните части 70А, 70В има пръстеновиден жлеб 71А (71В) в едната си повърхност и напречен отвор 72А (72В). Пръстеновидният жлеб 71А (71 В) е коаксиален на частта 70А (70В), а напречният отвор 72А (72В) е оформен в аксиалната част на сърцевината 70А (70В). Както е показано на фиг. 22, в пръстеновидния жлеб 71А на дискообразната част 70А е разположена първичната намотка 75, която е листова намотка с пълна стъпка и се състои от три намотки 75А, 75В, 75С. Първичната намотка 75 е свързана към постояннотоков захранващ източник 74 през превключваща схема 73, състояща се от шест управляеми силициеви токоизправителя (SCRsl6), както е показано на фиг. 21, и е фиксирана към пръстеновидния жлеб 71А чрез смола или друг подобен материал. Както е показано на фиг. 22, в пръстеновидния жлеб 71В на другата дискообразна част на сърцевината 70В е поставена по аналогичен начин вторична намотка 76, която е листова намотка с пълна стъпка и се състои от три намотки 76А, 76В, 76С (виж фиг. 21). Вторичната намотка 76 също е фиксирана към пръстеновидния жлеб 71В чрез смола или друг подобен материал. Дискообразните части 70А, 70В са разположени една срещу дру га по такъв начин, че първичната и вторичната намотки 75 и 76 са разположени между тях, а намотките 75А, 75В, 75С са наложени съответно върху намотките 76А, 76В, 76С. Освен това сърцевината се произвежда с отвори 72А, 72В, в които е поставен болт 77, затегнат с гайка 78.

Когато от постояннотоковия захранващ източник 74 чрез включване и изключване на превключващата схема 73 към трите намотки 75А, 75В, 75С на първичната намотка 75 в качеството на възбуждащи токове протичат периодично постоянните токове ial, ibl, icl, те предизвикват създаването на променлив магнитен поток. По този начин се създава променливо поле и въртящо се магнитно поле, което се завърта един път за време на един цикъл на последователно протичащите постоянни токове ial, ibl, icl. Намотките 76А, 76В, 76С на вторичната намотка 76 са свързани променливото поле и въртящото се магнитно поле по такъв начин, че в намотките 76А, 76В, 76С се индуцират електродвижещи напрежения, които се различават по фаза и се генерират от променливото поле и въртящото се магнитно поле. По този начин периодически протичат постоянни токове ia2, ib2, ic2. При тази конструкция във вторичната намотка 76 се индуцира електродвижещо напрежение, което е по-голямо от захранващото напрежение, подавано към първичната намотка 75.

Вариант 3

Описан е случаят, когато генератор, съдържащ описаната двуполюсна концентрична намотка (с пълна стъпка), захранвана с постоянен ток, се използва в качеството на индукционен двигател.

Съгласно фиг. 23 и 24, кръгла долна плоска част 83 е монтирана в долния край на цилиндричния корпус на статор 80, който е кух и има горна стена. Кръглата долна част 83 служи за сърцевина и е направена от прегрят закален феритен материал. На горната повърхност на кръглата долна част 83 са закрепени първична намотка 81 и вторична намотка 82, които са разположени пръстеновидно, както е описано по-горе, и са оформени като пакет вертикално, нагоре и надолу. Всяка от първичната и вторичната намотки 81, 82 се състои от три намотки и е направена като двуполюсна концентрична намотка, захранвана с постоянен ток, както е споменато по-горе.

В горната стена на корпуса на статора има отвор 84, а в кръглата долна стенна част 83 - отвор 85. Между горната стена на корпуса на статора 80 и първичната намотка е поставен дискообразен проводник 89 с вал 88, разположен по оста на въртящото се магнитно поле. Първичната и вторичната намотки 81 и 82 са разположени тороидално, а в кухата област, определена от тях, се намира валът 88, закрепен с възможност за въртене в отворите 84 и 85 с лагери 86 и 87. Първичната намотка 81 създава въртящо се магнитно поле, чрез което се поражда ток, протичащ по повърхността на дискообразния проводник 89. По този начин проводникът 89 се завърта като ротор, а първичната и вторичната намотки 81, служат за статор и, както е описано погоре, във вторичната намотка 82 се индуцира електродвижещо напрежение, което е по-голямо от захранващото напрежение, подавано към първичната намотка 81.

Съгласно това изпълнение освен конструкцията, при която първичната и вторичната намотки 81 и 82 се използват като статор, а дискообразният проводник 89 - като ротор, възможно е намотките 81 и 82 да се използват като ротор, а проводникът 89 - като статор.

В това изпълнение първичната намотка (81) е поставена върху вторичната намотка 76 (82), но е възможно вторичната намотка (82) да се постави върху първичната 75 (81). Листовата намотка, използвана при това изпълнение, може да се замени от вълнова или верижна намотка, а вместо намотка с пълна стъпка може да се използва намотка със скъсена стъпка. Накратко казано, четвъртото изпълнение е приложимо за намотки, навити по всякакви методи, включително и при разпределени намотки.

При това изпълнение сърцевината 70 и кръглата долна стенна част 83 са направени от прегрят закален феритен материал, но могат да се използват всякакви магнитни материали.

Пето изпълнение, еднофазна намотка (с пълна стъпка), захранвана с трифазен променлив ток.

Съгласно фиг. 25 една сърцевина 90 е съставена от първа част 90А от горната страна и втора част 90В от долната страна, като частите 90А, 90В са магнитно свързани една с друга. Първата част 90А има канали 91, разположени странично на еднакво разстояние и простиращи се в долната й страна перпендикулярно на равнината на чертежа. Втората част 90В има жлебове 93, в които се поставят водещите краища на издатини 92, всеки от които е разположен между каналите 91 на първата част на сърцевината 90А. Жлебовете 93 са разположени странично на еднакво разстояние един от друг и се простират по горната страна на частта 90В, перпендикулярно на равнината на чертежа. Първата и втората части 90А, 90В са изградени например от пакет стоманени пластини или прегрят закален ферит. Сърцевината 90 се изработва като издатините 92 на първата част 90А се поставят в жлебовете 93 на втората част 90В.

Първичната намотка 94 се състои от U1фазна намотка 94А, Vl-фазна намотка 94В и Wl-фазна намотка 94С, като тези намотки се поставят последователно една след друга във вътрешните участъци на каналите 91 на първата част на сърцевината 90А, както е показано на фиг. 26(a). Първичната намотка 94 е свързана към трифазен променливотоков захранващ източник (не е показан). Вторичната намотка 95 се състои от 112-фазна намотка 95А, У2-фазна намотка 95В и W2^a3Ha намотка 95С, поставени аналогично последователно една след друга в предните участъци на каналите 91, както е показано на фиг. 26(в). Трябва да се отбележи, че числата от 1 до 10 на фиг. 25, 26(a) и 26(в) обозначават номерата на каналите.

Когато симетрични трифазни променливи токове ial, ibl, icl протичат като захранващ ток от трифазния променливотоков захранващ източник (не е показан) към Ш-фазната намотка 94А, Vl-фазната намотка 94В и Wl-фазната намотка 94С на първичната намотка 94, те предизвикват получаване на променлив магнитен поток, при което се създава променливо поле 96 (вж фиг. 25) и бягащо магнитно поле 97, което се движи в посока, показана на фиг. 25 със стрелка. На фиг. 25 е показано променливото поле 96, когато протичащият ток ial е по-голям от токовете ibl и icl. Променливото поле 96 и бягащото магнитно поле 97 индуцират електродвижещо напрежение в и2-фазната намотка 95А, У2-фазната намотка 95В и W2^a3HaTa намотка 95С на вторичната намотка 95, като това електрод вижещо напрежение е по-голямо от захранващото напрежение, подавано към първичната намотка 94. По този начин, както е показано на фиг. 26 (в), протичат симетрични трифазни променливи токове ia2, ib2, ic2.

Вариант 4

Ще бъде разгледан случаят когато генератор, съдържащ описаната еднофазна намотка (с пълна стъпка), захранвана с трифазен променлив ток, се използва като индукционен двигател или линеен двигател.

Както е показано на фиг. 27, като първи елемент се осигурява сърцевина 100, направена от пакет стоманени пластини или прегрят закален феритен материал. В долната си част сърцевината 100 има канали 101, разположени странично на еднакво разстояние един от друг. Първична намотка 102 се състои от U1фазна намотка 102А, Vl-фазна намотка 102В и Wl-фазна намотка 102С, като тези намотки са поставени последователно една след друга във вътрешните участъци на каналите 101. Аналогично, вторичната намотка 103 се състои от и2-фазна намотка 103А, У2-фазна намотка 103В и \У2-фазна намотка 103С, поставени последователно в предните участъци на каналите 101.

Под сърцевината 100 е поставена проводяща пластина 104, която се простира по дължината на сърцевината 100 и действа като втори елемент.

Сърцевината 100 служи като фиксирана част, а проводящата пластина - като подвижна, така, че едно бягащо магнитно поле, създадено от първичната намотка 102 и движещо се в посока, показана чрез стрелка на фиг. 27, индуцира ток по повърхността на проводящата пластина 104. Този ток води до появата на индуцирано магнитно поле. Тези магнитни полета предизвикват електромагнитни сили, които позволяват проводящата пластина 104 да се движи в посоката, обозначена със стрелка. Както и в описаните по-горе случаи, електродвижещите напрежения, индуцирани във вторичната намотка 103, са по-големи от захранващото напрежение, подавано към първичната намотка 102.

Сърцевината 100 служи за фиксирана част, а проводящата пластина 104 - за подвижна, но е възможно конструкцията да бъде такава, че сърцевината 100 да бъде подвижна, а проводящата пластина - неподвижна.

Петото изпълнение не се ограничава до използването на еднофазна намотка с пълна стъпка, захранвана с трифазен променлив ток, а може да се приложи и към намотки навити по всякакви методи, включително двуфазни, листови, вълнови, верижни и такива със скъсена стъпка.

При това изпълнение първичната намотка 94 (102) е разположена във вътрешните участъци на каналите 91 (101), а вторичната намотка 95 (102) - в предните участъци. Но също така е възможно първичната намотка 94 (102) да бъде поставена в предните участъци, а вторичната 95 (103) - във вътрешните. Друга възможност е да бъдат поставени във вътрешните и предните участъци независимо от това коя е първична и коя - вторична.

При това изпълнение сърцевината 90 (100) е направена от пакет стоманени пластини или прегрят закален ферит, но тя може да бъде от всякакъв магнитен материал.

При посочените изпълнения и модификации може да се постигне самовъзбуждане чрез подаване на поне част от електродвижещото напрежение от вторичната намотка към първичната без необходимост от захранване с електрическа енергия отвън с изключение на началния етап. Това позволява генераторите, описани в тези изпълнения, да се използват като индукционен двигател или линеен двигател.· Освен това електродвижещото напрежение, индуцирано във вторичната намотка, може да се увеличи чрез увеличаване на броя на алтернациите на променливото поле и броя на ротациите на въртящото се магнитно поле чрез скъсяване на периода на тока, протичащ в първичната намотка, или с увеличаване на броя на фазите на многофазната намотка. Към описаното по-горе въртящо се магнитно поле като бягащо магнитно поле може да се използва преместващо се магнитно поле, което се движи напред и назад.

Освен това индуцираните във вторичната намотка напрежение и ток могат да се управляват чрез настройване на отношението на броя на навивките на първичната към вторичната намотка.

Описаното изобретение може да се променя по много начини, такива варианти не се считат за отклонение от обхвата на изобретението и, както е очевидно за един специалист в съответната област на техниката, са вклю чени в обхвата на следващите претенции.

Claims

Патентни претенции

1. Генератор, съдържащ първична намотка, произвеждаща бягащо магнитно поле и променливо магнитно поле, и вторична намотка, разположена така, че да бъде свързана с променливото магнитно поле и с бягащото магнитно поле, създавани от първичната намотка, при което част от електродвижещото напрежение, индуцирано във вторичната намотка, е подадено към първичната намотка, като първичната и вторичната намотки са навити около статор, характеризиращ се с това, че първичната намотка (15) и вторичната намотка (16) са разположени в един и същи канал (11), при което те се намират в една и съща магнитна верига.
2. Генератор съгласно претенция 1, ха- 20 рактеризиращ се с това, че отношението на броя на навивките на първичната (15) и на вторичната намотки (16) се използва за управление на индуцираните във вторичната намотка напрежение и ток. 25
3. Генератор съгласно претенция 2, характеризиращ се с това, че променливото магнитно поле (17) и въртящото се магнитно поле (18), създавани от първичната намотка (15), се получават от постоянен ток или от еднофазен, двуфазен или многофазен, включително трифазен променлив ток.
4. Генератор съгласно претенция 3, характеризиращ се с това, че броят на промени- те на променливото магнитно поле (17) и бро- 35 ят на завъртанията на въртящото се магнитно поле (18) се увеличават чрез намаляване на периода на многофазния променлив ток.
5. Генератор съгласно претенция 4, характеризиращ се с това, че първичната намотка (15) представлява многофазна симетрична намотка, включително трифазна симетрич-

5 на намотка, както и многополюсна намотка, включително четириполюсна намотка.
6. Генератор съгласно претенция 5, характеризиращ се с това, че вторичната намотка (16) е симетрична намотка със същия брой

10 фази, както първичната намотка (15).
7. Генератор съгласно претенция 6, характеризиращ се с това, че първичната (15) и вторичната намотки (16) се използват като първични, като се осигурява вторична намотка,

15 движеща се спрямо първичните чрез ток, индуциран от бягащото магнитно поле (18).
8. Генератор съгласно претенция 6, характеризиращ се с това, че проводникът на първичната намотка (15) и този на вторичната намотка (16) са навити до една сърцевина, която формира същата магнитна верига.
9. Генератор съгласно претенция 8, характеризиращ се с това, че е снабден с ротор (30) и вал (29), разположени по оста на магнитното поле, при което роторът (30) се завърта от ток, индуциран от въртящото се магнитно поле (18), като първичната (15) и вторичната намотки (16) служат за статор.
10. Генератор съгласно претенция 9, ха30 рактеризиращ се с това, че първичната (15) и вторичната намотки (16) служат за ротор, снабдени с вал, разположен по оста на магнитното поле, и статор за завъртане на ротора чрез ток, индуциран от въртящото се магнитно поле (18).