JP2023528046A - 三相発電機における回転子上の四又はそれ以上の極 - Google Patents

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Abstract

【課題】 本発明の本質又は目的は、発電所内の既存の三相発電機に変更を加えることである。 発電機における本発明は、回転子における極の数を増加させることからなり、これは発電コストを低減する。 さらに、発電コストを削減することによって、燃料を燃焼させることによって生じる汚染物質も削減される。【選択図】図１

Description

本発明は、電気エネルギーの分野に関し、特に発電所で生成される電気エネルギーに関する。
電気エネルギーの分野は、家庭および産業の両方で誰もが使用または消費するユーティリティである。 いくつかの要因、特に化石燃料(石油、石炭、天然ガスなど)の増加のおかげで、電気エネルギーの生産および消費のコストが数十年にわたって徐々に増加した。
これは、電気エネルギーの消費に対して請求書を支払うときに、電気エネルギーの消費者を混乱させるのに役立ったか、または混乱させた。 この理由および他の理由のために、人々は、電気を発生させるために既存のものに対する他の代替物(太陽光、風、水など)を探してきた。 それが、私が電気エネルギーの消費者として、私の電気の知識を用いて、私が提案する発明がこの問題を助けることができることを理解する理由である。
本発明は、発電機回転子上の極数を増加させることによって電気エネルギーの生成コストを低減低減することを提案し、燃料消費のコストをより低くさせ、したがって、消費者がそれを電気料金に反映されるように見せる。
DC電源が、2つの極(北および南)を有する回転子上に永久磁石を生成する磁界を生成する2極バーをどのように通電するかを示す構成図である。 回転子上に2つの極を有する発電機の構成図である。 回転子に6つの極を有する発電機の構成図である。
本発明者が発電機に対して提案する発明は、回転子における極数の増加である。 一般に、蒸気を生成し、発電機に結合されたタービンを動かすために化石燃料(石油、石炭および天然ガス)および核分裂を使用する発電所では、発電機は発電機内に２つの極を有する。 図1を参照すると、2極単相発電機の縮尺通りではない代表的な図が示されている。 この図は、DC電源が、2つの極(北および南)を有する回転子上に永久磁石を生成する磁界を生成する2極バーをどのように通電するかを示す。 回転子内のこの永久磁石は、磁界と共に回転するとき、固定子のA相導体内で磁力を「切断」または生成し、発電機出力において電流および電圧を生成する。 この単相発電機によって生成される電圧周波数は、図1のグラフに表されている。 このグラフは、3600 RPM(毎分回転数)の速度で回転する2極発電機によって生成される60 Hzまたは毎秒60サイクルの周波数での電圧を示す。 以下の式において、同期速度式は、特定の周波数で電流および電圧を発生させるために発電機回転子が作らなければならない回転数を計算することができる。
同期速度
Figure 2023528046000002
 RPM=毎分回転数
f=周波数
p=極数
また、同じ図1は、60 Hzの周波数に必要な巻数を計算するために、同期速度の式を使用した計算を示す。 ここで図2を見ると、回転子上に2つの極を有する発電機が示されている。 この発電機は、その回転子を3600 RPMで回転させ、60 Hzの電流および電圧を生成するが、図1とは異なり、3相電流および電圧を生成するステータ内に3つの相を有する。 図2はまた、その発電機によって発生される電圧周波数のグラフを示す。 グラフを詳細に見ると、固定子の3相で電圧がどのように挙動するかが示されている。 このタイプの三相発電機は、電圧が0(0)に達することを防止するために、業界が生成することを必要とする電圧を生成する。 したがって、図2は、60 Hzで生成されることを必要とする国のために業界で確立された周波数で電流および電圧を生成する発電所の典型的な発電機の代表的な図であると言うことができる。 対照的に、図3は、回転子に6つの極を有する発電機を示す。 それは、60 Hzの三相電流及び電圧を生成するが、その回転子は1200 RPMの速度で回転し、回転子が60 Hzで同じ電流及び電圧を生成するのに必要な巻数を67%減少させる。
Figure 2023528046000003
表1:回転子内の異なる極数を有する同期速度を見ると、これは、回転子内の極数が増加する場合に減少する巻数を示す。 この回転数の減少は、以下の理由で燃料消費を減少させる。 発電機回転子の巻き数が減少すると、発電機の回転子に結合されたタービンを回転させるために使用される蒸気の量が減少する。 蒸気を減少させることによって、必要な水が少なくなり、したがって、水を蒸気に変化させるのに必要な燃料が少なくなる。 回転子の回転のこの減少は、考慮すべき多くの要因があるので、燃料の減少に比例しないが、発電においてどれだけの化石燃料消費を減少させることができるかという考えを与える。 また、水を還元して水蒸気を発生させることも挙げられる。 経済性、材料、装置等のような多くの要因が存在するので、我々はいかなる電気システムにおいても本発明の試験を行っていないが、それが可能であることを理解している。
本発明を実施するためにすべての要因が与えられ、発電所で実施することができる場合、新しいユニットを作成することができ、またはユニットを修正して(容量を増加させるために発電機を変更するか、またはボイラを変更して)発電効率を高め、大気中の汚染物質を減少させることができる。

Claims (1)

  1. 発電所用の三相発電機の回転子における4つ以上の極を備える三相発電機であって、
    発電コストの低減及び燃料を燃やすことによる大気への汚染物質の低減のために、経済的及び環境的側面においてより効率的な発電を行う三相発電機。
JP2022573647A 2020-05-27 2021-01-12 三相発電機における回転子上の四又はそれ以上の極 Pending JP2023528046A (ja)

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PCT/US2021/013113 WO2021242330A1 (en) 2020-05-27 2021-01-12 Four or more poles on the rotor of three phase generators

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WO2021242330A1 (en) 2021-12-02
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