BG66575B1

BG66575B1 - Generator

Info

Publication number: BG66575B1
Application number: BG111052A
Authority: BG
Inventors: Светогор Денев; Светославов Денев София Ул. "Цар Асен" 17 Светогор; Тодор Димитров; Васил Радивоев; Красимир Колев; Милен Спасов
Original assignee: Светогор Денев
Priority date: 2011-10-12
Filing date: 2011-10-12
Publication date: 2017-04-28
Also published as: WO2013053024A3; BG111052A; WO2013053024A2

Abstract

This generator finds applications in automobile building, in shipbuilding, in aircraft construction, in power industry and in everyday life. It has a diminished weight, a simplified construction and provides higher efficiency. The generator contains a starting shaft (3) upon which a cylindrical rotor (8) is immovably fixed, the rotor is built out of a nonmagnetic material but to it are attached permanent magnets (7) and a stator with stator coils. The rotor (8) has a short arm and on its cyllindrical surface an even number of permanent magnets (7) are built in of identical shape, size and magnetization. The magnets (7) are positioned with their face side pointed at the stator at equal distances with a consecutive orientation of the magnets N-S, N-S, etc. On their face sides polar shoes of oval shape are fixed. The stator consists of coils with cores (5) of even or odd number. The length of each coil is up to twice the length of the whole magnet (7), while the width of each coil is less than twice the width of the magnet (7). Each one coil is fixed to an upper and lower plate (1, 2)The coils are positioned asymmetrically around the rotor (8) and the distance between them is determined by the width of the magnets (7) and the distance between the magnets (7). The center of the first coil (1a) is situated opposite to the center of whatever magnet (7). Each successive coil (2а, За, 4а, 5а, 6а, na) is positioned at equal distance commensurable to the sum of half the widths of the two magnets (7) and the distance between them.

Description

Настоящото изобретение се отнася до електрически генератор, който е приложим в автомобилостроенето, корабостроенето, самолетостроенето, енергетиката и бита.The present invention relates to an electric generator which is applicable in the automotive, shipbuilding, aircraft, energy and household industries.

Предшестващо състояние на техникатаBACKGROUND OF THE INVENTION

В WO 2010138970 А1 е разкрит магнитно управляем двигател и електрически генератор, комбинирани в една обща конструкция. Генераторът съдържа поне един цилиндричен статор, състоящ се от барабан с вътрешен диаметър, от вътрешната страна на който са разположени бобини от меден проводник. Цилиндричният ротор е монтиран аксиално вътре в статора върху вал. Върху ротора са монтирани постоянни магнити, които са разположени спрямо бобините така, че когато роторът на генератора се върти от магнитния двигател, постоянните магнити, монтирани към ротора на генератора, да индуцират електрически ток в бобините.WO 2010138970 A1 discloses a magnetically controlled motor and an electric generator combined in one common structure. The generator comprises at least one cylindrical stator consisting of a drum of internal diameter, on the inner side of which are coils of copper conductor. The cylindrical rotor is mounted axially inside the stator on a shaft. Permanent magnets are mounted on the rotor, which are positioned relative to the coils so that when the rotor of the generator rotates by the magnetic motor, the permanent magnets mounted to the rotor of the generator induce an electric current in the coils.

В US 2010225112 е разкрита електрическа машина, която може да работи като двигател и като генератор. Тя съдържа цилиндричен ротор с монтирани към него постоянни магнити. Роторът е монтиран вътре в статора, който има съответен брой полюси с бобини.US 2010225112 discloses an electric machine that can operate as a motor and as a generator. It contains a cylindrical rotor with permanent magnets mounted on it. The rotor is mounted inside the stator, which has a corresponding number of poles with coils.

От ЕР 2107664 А2 е известен електрически генератор, съдържащ цилиндричен ротор с монтирани към външната му периферия постоянни магнити и статор, между зъбите на който са монтирани статорни намотки.EP 2107664 A2 discloses an electric generator comprising a cylindrical rotor with permanent magnets mounted on its outer periphery and a stator between the teeth of which stator windings are mounted.

Известните от нивото на техниката генератори изискват голяма механична или друг вид сила за задвижване на ротора, имат сложни конструкции и не са достатъчно ефективни.Generators known in the art require a large mechanical or other type of force to drive the rotor, have complex structures and are not efficient enough.

Техническа същност на изобретениетоTechnical essence of the invention

Задачата на изобретението е да се създаде генератор, чийто ротор да се задвижва с механична или друг вид сила, приложена към ротора на генератора, при което генераторът да има намалено тегло, опростена конструкция, да осигурява по-голяма ефективност и да се използва за промишлени и битови нужди.The object of the invention is to provide a generator whose rotor is driven by a mechanical or other type of force applied to the rotor of the generator, in which the generator has a reduced weight, simplified construction, provides greater efficiency and is used for industrial and household needs.

Задачата се решава с генератор със следната конструкция на ротора и статора.The problem is solved with a generator with the following construction of the rotor and stator.

Съгласно изобретението роторът има цилиндрична форма и е изработен от немагнитен материал, например алуминий. В ротора по цилиндричната му повърхност са вградени четен брой постоянни магнити с еднаква форма, размер и сила на намагнетизиране. Броят и големината на магнитите зависи от предназначението на генератора. Магнитите са разположени с магнитните си линии към статора на равни разстояния, с последователно разположение на полюсите по околната повърхност на ротора N-S, N-S и т. н.According to the invention, the rotor has a cylindrical shape and is made of a non-magnetic material, for example aluminum. An even number of permanent magnets with the same shape, size and magnetizing force are built into the rotor on its cylindrical surface. The number and size of magnets depends on the purpose of the generator. The magnets are arranged with their magnetic lines to the stator at equal distances, with a sequential arrangement of the poles on the surrounding surface of the rotor N-S, N-S, etc.

Върху насочената към статора страна на магнитите са закрепени полюсни накрайници, представляващи метални пластини с овална форма.Pole tips, representing oval-shaped metal plates, are attached to the stator-facing side of the magnets.

Съгласно един друг вариант на изпълнение на изобретението самите магнити се произвеждат с овална форма.According to another embodiment of the invention, the magnets themselves are produced in an oval shape.

Магнитите могат да бъдат монтирани към ротора чрез залепване, заливане, запитване или друг начин.The magnets can be mounted to the rotor by gluing, flooding, quilting or otherwise.

Съгласно изобретението статорът се състои от няколко бобини със сърцевини, чийто брой е четен или нечетен. Сърцевината на всяка бобина е изработена от метал с ниско съдържание на въглерод и голяма електропроводимост, например от силициев метал. В центъра на всяка бобина има канал, който подобрява разпределението на магнитния поток.According to the invention, the stator consists of several coils with cores, the number of which is even or odd. The core of each coil is made of low carbon metal and high electrical conductivity, such as silicon metal. In the center of each coil there is a channel that improves the distribution of magnetic flux.

Съгласно един от вариантите на изпълнение на изобретението сърцевините на бобините могат да бъдат с триъгълна форма.According to one of the embodiments of the invention, the cores of the coils can be triangular in shape.

Дължината на напречното сечение на всяка бобина трябва да бъде до 2 пъти по-голяма от дължината на напречното сечение на целия магнит, разположен в ротора.The cross-sectional length of each coil must be up to 2 times the cross-sectional length of the entire magnet located in the rotor.

Ширината на напречното сечение на всяка бобина не трябва да е по-голяма от 2 пъти ширината на напречното сечение на магнита.The cross-sectional width of each coil must not be more than twice the cross-sectional width of the magnet.

Формата на всяка бобина със сърцевина е с вдлъбната форма, т.е. обратна на изпъкналата форма на насочената към статорните бобини страна на съответния магнит.The shape of each coil with a core is concave, ie. opposite to the convex shape of the side of the corresponding magnet facing the stator coils.

Височината на сърцевината на всяка бобина е равна на височината на магнита. Всяка бобина е оформена от равномерно навити върху сърцевината намотки от един или повече медни проводници. Медните проводници се навиват в една и съща посока.The height of the core of each coil is equal to the height of the magnet. Each coil is formed by coils of one or more copper conductors wound evenly on the core. The copper wires are wound in the same direction.

Съотношението между дебелината на намотките не трябва да бъде повече от 1,5 от ширината на сърцевината на бобината.The ratio between the thickness of the windings should not be more than 1.5 of the width of the coil core.

Бобините могат да бъдат закрепени към корThe coils can be attached to the cor

66575 Bl пуса чрез заливане, лепене, занитване или чрез други крепежни елементи.66575 Bl blows by pouring, gluing, riveting or other fasteners.

Бобините са разположени несиметрично около ротора. Разстоянието между бобините се определя от ширината на магнитите и разстоянието между магнитите.The coils are located asymmetrically around the rotor. The distance between the coils is determined by the width of the magnets and the distance between the magnets.

Центърът на първата бобина е разположен срещу центъра на който и да е постоянен магнит. В зависимост от броя на бобините всяка следваща бобина е разположена на равно разстояние, кратно на сбора от половината ширина на два магнита и разстоянието между тях.The center of the first coil is located opposite the center of any permanent magnet. Depending on the number of coils, each subsequent coil is located at an equal distance, a multiple of the sum of half the width of two magnets and the distance between them.

С цел намаляване на магнитните загуби формата на всяка сърцевина на всяка бобина съвпада с формата на ротора и има малки уши за закрепване на намотките в предната си част.In order to reduce the magnetic losses, the shape of each core of each coil coincides with the shape of the rotor and has small lugs for attaching the windings in front.

Броят на бобините в различните варианти на изпълнение на изобретението варира от 2 до 100, като начина на разпределение на бобините е даден по-горе и е винаги един и същ, независимо от броя им.The number of coils in the various embodiments of the invention varies from 2 to 100, the mode of distribution of the coils is given above and is always the same, regardless of their number.

Съгласно изобретението броят на намотките и сечението на медния проводник са еднакви за всички бобини.According to the invention, the number of windings and the cross section of the copper conductor are the same for all coils.

Съгласно още един друг вариант на изпълнение на изобретението броят на намотките и сечението на медния проводник за всяка бобина може да бъде различен от другата и при постоянни обороти на ротора да се получава ел. енергия с различно напрежение от всяка бобина.According to yet another embodiment of the invention, the number of windings and the cross-section of the copper conductor for each coil may be different from the other and at constant rotor speed electricity may be obtained with a different voltage from each coil.

Задвижването на генератора може да се осъществява от двигател с вътрешно горене, електродвигател, парна турбина, а също така от природни източници на енергия, като вода или вятър, както и от всякакъв друг вид източник на енергия.The generator can be powered by an internal combustion engine, an electric motor, a steam turbine, as well as from natural energy sources, such as water or wind, as well as from any other type of energy source.

Предимствата на генератора, съгласно настоящото изобретение, в сравнение с известните до момента такива са:The advantages of the generator according to the present invention, compared to the hitherto known ones are:

Генераторът осигурява получаването на ел. енергия с високо напрежение при много ниски обороти.The generator ensures the production of high voltage electricity at very low speeds.

Роторът извършва еднакво ефективно въртене, както по посока на часовниковата стрелка, така и в обратна посока.The rotor rotates equally efficiently both clockwise and counterclockwise.

Генераторът съгласно настоящото изобретение е с висока ефективност, опростена конструкция и намалено тегло.The generator according to the present invention has high efficiency, simplified construction and reduced weight.

Пояснение на приложените фигуриExplanation of the attached figures

На фигура 1 е показан схематичен изглед отгоре на генератора, съгласно изобретението;Figure 1 shows a schematic top view of the generator according to the invention;

на фигура 2 е показан схематичен страничен изглед на напречното сечение на генератора съгласно изобретението.Figure 2 shows a schematic cross-sectional side view of the generator according to the invention.

Примерно изпълнение на изобретениетоAn exemplary embodiment of the invention

Роторът 8 се изработва от немагнитен метал, например алуминий със следните размери: радиус -111 mm и височина на цилиндричното тяло на ротора - 40 mm. В него са вградени чрез залепване или занитване 20 броя постоянни магнити 7 с размери 15 mm/15 mm/40 mm. Магнитите са разположени на равни разстояния от 20 mm един от друг с последователно разположение на полюсите по околната повърхност на ротора 8 N-S, N-S и т. н. Към лицето на външния спрямо бобините магнит се залепва полюсен накрайник с външната форма съответстваща на формата на ротора с размери: ширина равна на 15 mm и дебелина равна на 1 mm в най-високата част.The rotor 8 is made of non-magnetic metal, for example aluminum with the following dimensions: radius -111 mm and height of the cylindrical body of the rotor - 40 mm. 20 permanent magnets 7 with dimensions 15 mm / 15 mm / 40 mm are built in by gluing or riveting. The magnets are arranged at equal distances of 20 mm from each other with consecutive arrangement of the poles on the surrounding surface of the rotor 8 NS, NS, etc. A pole piece with an external shape corresponding to the shape of the rotor is glued to the face of the magnet external to the coils. with dimensions: width equal to 15 mm and thickness equal to 1 mm at the highest part.

Статорът се състои от горна и долна алуминиеви плочи 1 и 2, към които са прикрепени бобини със сърцевини 5 с размери: височина равна на 55 mm, ширина на напречното сечение равна на 30 mm, и дължина на напречното сечение равна на 30 mm. Монтирани са шест броя бобини със сърцевини 5. Сърцевините 5 на всяка бобина са изработени от метал и имат следните размери: височина равна на 40 mm, ширина на напречното сечение равна на 15 mm и дължина на напречното сечение равна на 30 mm. Всяка бобина е навита от 1200 намотки, при дебелина на проводника 3 бр. по 0,22 mm.The stator consists of upper and lower aluminum plates 1 and 2, to which are attached coils with cores 5 with dimensions: height equal to 55 mm, width of the cross section equal to 30 mm, and length of the cross section equal to 30 mm. Six coils with cores 5 are mounted. The cores 5 of each coil are made of metal and have the following dimensions: height equal to 40 mm, width of the cross section equal to 15 mm and length of the cross section equal to 30 mm. Each coil is wound from 1200 coils, with a wire thickness of 3 pcs. 0.22 mm each.

Валът 3, който е лагеруван към горната плоча 1 и към долната плоча 2 чрез съответния горен и долен лагер 9 и 10, се задвижва посредством шайбата 4 (фиг. 2), която е свързана чрез ремък към вала на ДВГ (не е показано). Плочите 1 и 2 са разположени при основите на цилиндричната форма на статора. Върху вала 3 (фиг. 2) е монтиран неподвижно роторът 8 (фиг. 2), в който са вградени 20 броя еднакви постоянни магнити 7, разположени в немагнитен материал на равни разстояния един от друг в последователност север-юг, север-юг и т. н., на разстояние равно на 20 mm. Външно на ротора 8 (фиг. 2) са разположени шест броя бобини, всяка от които се състои от метална сърцевина 5 (фиг. 2) и намотка, навита от медни проводници 6. При последователното преминаване на северния и южния магнитенThe shaft 3, which is mounted to the upper plate 1 and to the lower plate 2 by the respective upper and lower bearings 9 and 10, is driven by a washer 4 (Fig. 2), which is connected by a belt to the engine shaft (not shown). . Plates 1 and 2 are located at the bases of the cylindrical shape of the stator. On the shaft 3 (Fig. 2) is mounted a fixed rotor 8 (Fig. 2), in which are built 20 identical permanent magnets 7, arranged in non-magnetic material at equal distances from each other in a sequence north-south, north-south and so-called, at a distance of 20 mm. Externally on the rotor 8 (Fig. 2) there are six coils, each of which consists of a metal core 5 (Fig. 2) and a coil wound of copper conductors 6. In the successive passage of the northern and southern magnetic

66575 Bl полюс пред сърцевината на бобината 5, в нея се индуктира електрически ток. Съгласно закона на Фарадей, електродвижещото напрежение индуциране в дадена намотка, е правопропорционално на броя на навивките, от които тя се състои. Следователно, ако намотката на всяка бобина се състои от различен брой навивки, напрежението на изхода на всяка бобина ще е различно. С цел използване на този принцип, всяка бобина на генератора може да включва различен брой навивки в намотката си, и да е свързана с различен консуматор на ел. енергия. При такава конфигурация, генераторът може да произвежда едновременно ел. ток с различно напрежение, например 12 V от бобина 1а, 24 V от бобина 2а, 36 V от бобина За, 110 V от бобина 4а, 220 V от бобина 5а и 380 V от бобина 6а.66575 Bl pole in front of the core of the coil 5, an electric current is induced in it. According to Faraday's law, the electromotive voltage induced in a coil is directly proportional to the number of windings of which it consists. Therefore, if the winding of each coil consists of a different number of turns, the output voltage of each coil will be different. In order to use this principle, each coil of the generator may include a different number of turns in its winding, and be connected to a different power consumer. In such a configuration, the generator can simultaneously produce electricity of different voltages, for example 12 V from coil 1a, 24 V from coil 2a, 36 V from coil 3a, 110 V from coil 4a, 220 V from coil 5a and 380 V from coil coil 6a.

Шестте бобини 1а, 2а, За, 4а, 5а и 6а са разположени несиметрично спрямо магнитите 7 на ротора 8 (фиг. 1), като центърът на първата бобина 1а съвпада с центъра на магнита 7. Центърът на втората бобина 2а (фиг. 1) е изместен с 5,83 mm в направление против часовниковата стрелка спрямо центъра на магнита 7, който е най-близък до втората бобина 2а. Центърът на третата бобина За (фиг. 1) е изместен с 11,66 mm в направление против часовниковата стрелка спрямо центъра на най-близкия магнит 7. Бобините 4а, 5а и 6а (фиг. 1) са разположени по същия начин с изместване от 5,83 mm в направление против часовниковата стрелка. Чрез изместването на бобините се постига ефект, при който необходимата за въртене механична енергия в оста 3 (фиг. 2) е значително по-малка в сравнение с тази на известните генератори.The six coils 1a, 2a, 3a, 4a, 5a and 6a are arranged asymmetrically with respect to the magnets 7 of the rotor 8 (Fig. 1), the center of the first coil 1a coinciding with the center of the magnet 7. The center of the second coil 2a (Fig. 1) ) is offset by 5.83 mm counterclockwise relative to the center of the magnet 7, which is closest to the second coil 2a. The center of the third coil 3a (Fig. 1) is offset by 11.66 mm counterclockwise relative to the center of the nearest magnet 7. The coils 4a, 5a and 6a (Fig. 1) are arranged in the same way with an offset of 5.83 mm counterclockwise. By displacing the coils, an effect is achieved in which the mechanical energy required for rotation in the axis 3 (Fig. 2) is significantly less than that of the known generators.

Възможно е при необходимост няколко генератори да бъдат свързани в една система.It is possible, if necessary, to connect several generators in one system.

Независимо от това, че настоящото изобретение е описано във връзка с предпочитаните примерни изпълнения и чрез позоваване на приложените фигури, трябва да се отбележи, че различни промени и модификации са очевидни за специалиста в областта. Тези промени и модификации трябва да се разбират като влизащи в обхвата на настоящото изобретение, така както е определен от приложените патентни претенции, без да излизат извън този обхват.Although the present invention has been described in connection with the preferred embodiments and with reference to the accompanying drawings, it should be noted that various changes and modifications are obvious to those skilled in the art. These changes and modifications are to be construed as falling within the scope of the present invention as defined by the appended claims, without going beyond that scope.

Claims

Patent claims

Generator comprising a shaft to which a cylindrical rotor of non-magnetic material with permanent magnets mounted thereon is mounted and a stator with stator coils, characterized in that an even number of permanent magnets are mounted on the cylindrical surface of the rotor (8). 7) with the same shape, size and force of magnetization, where the magnets (7) are located with their magnetic lines to the stator at equal distances with successive arrangement of the poles on the surrounding surface of the rotor (8) NS, NS, etc. , and on the side of each magnet (7) facing the stator coils is a pole piece representing an oval-shaped metal plate, the stator consisting of several coils with cores (5), the number of which is even or odd, where the core (5) each coil is made of low carbon metal and high electrical conductivity, the length of the cross section of each coil is up to 2 times the length of the cross section of the entire magnet (7) located in the rotor (8), where the width of the cross section of each coil is not greater than 2 times the width of the cross section of the magnet (7), and the shape of each coil repeats the shape of the pole tip of the magnet (7), the height of the core (5) of each coil being equal to the height of the magnet (7), and each coil being formed by uniformly wound on the core (5) windings of one or more copper conductors which are wound in the same direction, where the ratio between the thickness of the windings and the width of the core (5) of the coil is less than 1.5, with a channel in the center of each coil with a core (5), and each coil is attached to the upper and lower plate (1,2) located at the bases of the cylindrical shape of the stator, where the coils are located asymmetrically around the rotor (8) and the distance between the coils is determined by the width of the magnets (7) and the distance between the magnets ( 7), and the center of the first coil (1a) is located opposite the center of any magnet (7), where depending on the number of coils each subsequent coil (2a, 3a, 4a, 5a, 6a, ... pa) is located at an equal distance, a multiple of the sum of half the width of two magnets (7) and the distance between them, where each coil with a core (5) has lugs for fastening the windings in its front part, and the number of windings and the cross section of the copper wire are the same for all coils.

Generator according to claim 1, characterized in that the magnets (7) are oval in shape.

Generator according to claim 1, characterized in that the cores (5) of the coils are triangular in shape.

Generator according to claims 1, 2 and 3, characterized in that the magnets (7) are mounted to the rotor (8) by gluing, flooding or riveting.

Generator according to claims 1 to 3, characterized in that the core (5) of each coil is made of silicon metal.

Generator according to claims 1, 3 and 5,

66575 B1, characterized in that the coils with the cores (5) are attached to the housing by pouring, gluing or riveting.

5

Generator according to any one of the preceding claims, characterized in that the number of coils with cores (5) varies from 2 to 100.

Generator according to claims 1 to 7, characterized in that the number of turns in the winding and the cross section of the copper conductor for each coil are different.

Generator according to the preceding claims, characterized in that the generator shaft (3) is connected to an internal combustion engine, an electric motor, a steam turbine or natural energy sources.