ITVE20090035A1 - ELECTRIC, MULTIPOLAR ENERGY GENERATOR WITH AXIAL FLOW, WITH TWO GROUPS INDUCTED FOR ANY INDUCTOR, MODULAR AND / OR STACKABLE ROTOR - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DEXaL'INVENZIONE avente per titolo: "Generatore di energia elettrica, multipolare a flusso assiale, con due gruppi indotti per ogni rotore induttore, modulare e/o impilabile", DESCRIPTION DEXa THE INVENTION entitled: "Generator of electrical energy, multipolar with axial flow, with two induced groups for each inductor rotor, modular and / or stackable",
Riassunto ed individuazione: generatore elettrico multipolare, flusso assiale, modulare ed accoppiabile, con parti comuni a più gruppi di bobine minimizza l'uso di componenti, ingombro e peso, offre scatti settoriali poco marcati; a rotazione non uniforme e lenta [1Hz] produce energia elettrica con curve di potenza apprezzabi1i . Summary and identification: multipolar electric generator, axial flow, modular and combinable, with parts common to several groups of coils, minimizes the use of components, size and weight, offers little marked sectoral shots; with non-uniform and slow rotation [1Hz] it produces electrical energy with appreciable power curves.
Stato dalla tecnica: esistono più tipi di generatori (alternatori per corrente alternata e dinamo, questi ultime sono alternatori provvisti di contatti di scambio per cui producono corrente continua) che si differenziano principalmente per la direzione del flusso magnetico (assiale o radiale) e per il tipo di dispositivo che lo genera (elettromagneti o magneti permanenti); sono costituiti da un elemento fisso (statore) ed un elemento mobile rotante (rotore); uno degli elementi (può esser il rotore o lo statore) induce il flusso magnetico (dicesi: induttore) all'altro elemento (dicesi: indotto) che lo trasforma in energia elettrica. State of the art: there are several types of generators (alternators for alternating current and dynamos, the latter are alternators equipped with exchange contacts for which they produce direct current) which differ mainly in the direction of the magnetic flux (axial or radial) and in the type of device that generates it (electromagnets or permanent magnets); they consist of a fixed element (stator) and a rotating mobile element (rotor); one of the elements (it can be the rotor or the stator) induces the magnetic flux (called inductor) to the other element (called induced) which transforms it into electrical energy.
L'interesse specifico riguarda il rotore induttore e lo statore indotto; il flusso magnetico, generato da molti magneti permanenti (multipolare), è assiale perciò si propaga con verso parallelo all'asse; sebbene l'industria produca preferibilmente alternatori radiali impilabili, anche La configurazione assiale con lo statore provvisto di bobine e con il rotore provvisto di magneti permanenti, è preferibilmente impiegata per 1'autocostruzione di generatori eolici e mulini. The specific interest concerns the inductor rotor and the induced stator; the magnetic flux, generated by many permanent magnets (multipolar), is axial therefore it propagates with a direction parallel to the axis; although the industry preferably produces stackable radial alternators, also the axial configuration with the stator provided with coils and with the rotor provided with permanent magnets, is preferably used for the self-construction of wind generators and mills.
Nei sistemi assiali, rotore e statore sono piastre discoidali (con magneti o bobine) che tra esse si sfiorano; ogni generatore necessita almeno di due piastre, preferibilmente tre, di cui due sono i supporti fissi e una è rotante; la costruzione è semplice nel caso (A) in cui vi sono la piastra rotore magnetica e quella statore isolante: l'abitudine di impiegare bobine molto appiattite e prive di nucleo ferromagnetico richiede magneti molto potenti poiché il flusso tende a disperdersi nell’ambiente circostante e le curve di carico elettrico sono poco stabili, in tal caso si possono impiegare anche supporti leggeri perché non vi è attrazione tra rotore e statore. La realizzazione è molto più complessa nel caso (B) dove, sia il rotore che lo statore sono ferromagnetici: i magneti possono esser meno potenti pur rendendo curve di potenza stabili e senza produrre inquinamento magnetico, di contro però si determinano importanti forze d'attrazione (anche centinaia di chili) che richiedono statori e supporti molto robusti ed inoltre si determina una rotazione a scatti settoriali definiti dal numero di poli che richiede ulteriori artifici. In axial systems, rotor and stator are disc-shaped plates (with magnets or coils) which touch each other; each generator requires at least two plates, preferably three, of which two are fixed supports and one is rotating; the construction is simple in case (A) in which there are the magnetic rotor plate and the insulating stator: the habit of using very flattened coils without a ferromagnetic core requires very powerful magnets since the flux tends to disperse in the surrounding environment and the electric load curves are not very stable, in this case even light supports can be used because there is no attraction between rotor and stator. The realization is much more complex in case (B) where both the rotor and the stator are ferromagnetic: the magnets can be less powerful while making stable power curves and without producing magnetic pollution, on the other hand, important forces of attraction are determined. (even hundreds of kilos) which require very sturdy stators and supports and furthermore a sectoral jerky rotation is determined by the number of poles which requires further artifices.
Problema tecnico: l'obiettivo è di realizzare un generatore robusto e potente che limiti l’uso di parti, ingombro e peso e che le posizioni stabili degli scatti settoriali non comportino troppo sforzo per avviare la rotazione; il dispositivo deve anche offrire modularità ed essere accoppiabile; la costruzione dev'essere semplice, conpatta ed ottimizzata, deve produrre energia elettrica efficacemente con curve di potenza stabili anche a bassi numeri di giri del rotore (F=lHz). Technical problem: the goal is to create a robust and powerful generator that limits the use of parts, dimensions and weight and that the stable positions of the sectoral shots do not involve too much effort to start the rotation; the device must also offer modularity and be coupled; the construction must be simple, compact and optimized, it must produce electricity efficiently with stable power curves even at low rotor speeds (F = 1Hz).
Esposizione dell’invenzione: il trovato é essenzialmente composto da STATORE: due supporti piani, eventualmente conformati, aventi spessore molto inferiore alle superfici interna e/o esterna, detti "piastre statore" [S] e [Sf], equipaggiati ciascuno con bobine elettromagnetiche [B] e resi solidali tra essi con distanziatori [D] anche regolabili; la piastra statore [Sf} può contenere le bobine [B] su entrambe le superfici, interna ed esterna; ROTORE: un piano discoidale con spessore molto inferiore alle superfici, detto: "piastra rotore" [R], equipaggiato con poli magnetici permanenti [M.] posti su entrambe le superfici (facce)ed in quantità pari per ogni faccia; un asse di rotazione [AJ su cui la piastra rotore [R] é regolata a misura e registrata inamovibile con sistemi di blocco [G2]; il ROTORE ruota sullo STATORE per mezzo di cuscinetti a sfera [C] e/o bronzine rese solidali agli statori [S} e [Sf] tramite innesti a pressione e/o accorgimenti meccanici e/o perni di blocco [P]. Description of the invention: the invention is essentially composed of a STATOR: two flat supports, possibly shaped, having a much lower thickness than the internal and / or external surfaces, called "stator plates" [S] and [Sf], each equipped with electromagnetic coils [B] and made integral with each other with adjustable spacers [D]; the stator plate [Sf} can contain the coils [B] on both internal and external surfaces; ROTOR: a discoidal plane with a thickness much lower than the surfaces, called: "rotor plate" [R], equipped with permanent magnetic poles [M.] placed on both surfaces (faces) and in equal quantities for each face; a rotation axis [AJ on which the rotor plate [R] is adjusted to size and registered immovably with locking systems [G2]; the ROTOR rotates on the STATOR by means of ball bearings [C] and / or bushings made integral with the stators [S} and [Sf] by means of pressure couplings and / or mechanical devices and / or locking pins [P].
Il trovato forma l'essenza del modulo di base; la novità: The invention forms the essence of the basic module; the news:
rispetto il sistema tradizionale, a parità di piastre raddoppia la potenza del generatore senza duplicarne il volume; compared to the traditional system, with the same plates, it doubles the power of the generator without duplicating its volume;
• con due superfici magnetiche del rotore, si può dimezzare la contemporaneità di accoppiamento tra i magneti del rotore ed i nuclei statori (principio che solitamente instaura la rotazione a scatti settoriali) riducendo l'inerzia della condizione di fermo; • with two magnetic surfaces of the rotor, the simultaneous coupling between the rotor magnets and the stator cores can be halved (principle that usually establishes sectoral jerky rotation) by reducing the inertia of the stop condition;
• semplifica l'impilaggio, perché i moduli aggiuntivi che ne raddoppiano la potenza, sono realizzati con solo due piastre, una rotore [R] e una statore [Sf]: un gruppo di bobine elettromagnetiche va posto sulla superficie libera del fondo statore [Sf] del modulo base e l'altro gruppo va sulla piastra statore (Sf) del modulo aggiuntivo. • simplifies stacking, because the additional modules that double the power are made with only two plates, a rotor [R] and a stator [Sf]: a group of electromagnetic coils must be placed on the free surface of the stator bottom [Sf ] of the base module and the other group goes to the stator plate (Sf) of the additional module.
Costxuzi-one: più idoneo è l'impiego di materiale ferromagnetico per tutte le piastre, cosi infatti si ottiene minimo flusso disperso (anche ai fini della compatibilità magnetica ambientale) e buona stabilità elettrica; l'impiego di un asse filettato [A] consente di regolare in sicurezza (la forza magnetica è gualche centinaio di chili) la posizione del rotore [R] e perciò l'accoppiamento con gli statori [SJ ed [Sf]; anche i distanziatori [D] delle piastre statore sono filettati per consentire le regolazioni. Costxuzi-one: more suitable is the use of ferromagnetic material for all the plates, so in fact a minimum dispersed flux is obtained (also for the purposes of environmental magnetic compatibility) and good electrical stability; the use of a threaded axis [A] allows to regulate in safety (the magnetic force is several hundred kilos) the position of the rotor [R] and therefore the coupling with the stators [SJ and [Sf]; the spacers [D] of the stator plates are also threaded to allow adjustments.
Per la rotazione dell'asse sugli statori, sono utili cuscinetti a sfera [C] e/o bronzine e perni di blocco. To rotate the shaft on the stators, ball bearings [C] and / or bushings and locking pins are useful.
L’impiego di efficienti magneti [M] al neodimio riduce sensibilmente il volume della massa magnetica; in tal caso l'alta efficienza dei magneti può condurre ad adottare anche artifici di accoppiamento differito, per esempio accoppiando 12 bobine [B] con 14 magneti {M}; la combinazione 12[B] 14[Mi, in sinergia con la doppia superficie magnetica del rotore, tende ad annullare l'effetto scatti; il numero dei magneti dev'essere comunque in quantità pari perché su ogni superficie della piastra rotore si alterna un lato magnetico Nord ad uno Sud. The use of efficient [M] neodymium magnets significantly reduces the volume of the magnetic mass; in this case the high efficiency of the magnets can lead to the adoption of deferred coupling devices, for example by coupling 12 coils [B] with 14 magnets {M}; the combination 12 [B] 14 [Mi, in synergy with the double magnetic surface of the rotor, tends to cancel the jerky effect; the number of magnets must in any case be in equal quantities because on each surface of the rotor plate a North magnetic side alternates with a South one.
Il generatore produce anche effetto Joule dovuto al flusso magnetico ed alla corrente elettrica; l'impiego di ventole solidali all'asse favorisce la dissipazione del calore. The generator also produces the Joule effect due to the magnetic flux and electric current; the use of fans integral with the axis favors heat dissipation.
Le bobine possono condurre i terminali verso il diametro esterno su una morsettiera a pettine impilabile ed eventualmente equipaggiabile con diodi raddrizzatori. The coils can lead the terminals towards the external diameter on a stackable comb terminal block and possibly equipped with rectifier diodes.
Un carter di protezione a fascia può garantire la tenuta necessaria agli agenti atmosferici ed ambientali. A band protection casing can guarantee the necessary seal against atmospheric and environmental agents.
La conformazione del sistema produce generatori multipolari adatti alla lentissima rotazione che richiede minimo spunto d'avvio, condizione necessaria per mulini eolici o per lenti corsi d'acqua, che provocano lente rotazioni caratterizzate da poca forza e basso numero di giri al minuto. The conformation of the system produces multipolar generators suitable for very slow rotation that requires a minimum starting point, a necessary condition for windmills or slow watercourses, which cause slow rotations characterized by little force and low number of revolutions per minute.
Il trovato diventa perciò molto utile per la produzione ed anche per l'autoconsumo di energia in imbarcazioni, rifugi montani, sistemi elettrici isolati e applicazioni domestiche d'avanguardia. The invention therefore becomes very useful for the production and also for the self-consumption of energy in boats, mountain shelters, isolated electrical systems and state-of-the-art domestic applications.
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Citations (2)
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---|---|---|---|---|
US4211945A (en) * | 1977-10-20 | 1980-07-08 | Gen-Tech, Inc. | Multi-voltage and multi-frequency alternator/generator of modular construction |
US4866321A (en) * | 1985-03-26 | 1989-09-12 | William C. Lamb | Brushless electrical machine for use as motor or generator |
-
2009
- 2009-07-10 IT IT000035A patent/ITVE20090035A1/en unknown
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US4211945A (en) * | 1977-10-20 | 1980-07-08 | Gen-Tech, Inc. | Multi-voltage and multi-frequency alternator/generator of modular construction |
US4866321A (en) * | 1985-03-26 | 1989-09-12 | William C. Lamb | Brushless electrical machine for use as motor or generator |
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