PL232872B1 - Method for generation of the alternating current electrical energy and the high-efficiency electrical energy generator for the application of this method - Google Patents
Method for generation of the alternating current electrical energy and the high-efficiency electrical energy generator for the application of this methodInfo
- Publication number
- PL232872B1 PL232872B1 PL420221A PL42022117A PL232872B1 PL 232872 B1 PL232872 B1 PL 232872B1 PL 420221 A PL420221 A PL 420221A PL 42022117 A PL42022117 A PL 42022117A PL 232872 B1 PL232872 B1 PL 232872B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- stator
- coils
- blocks
- rotor
- working coils
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
- H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
- H02K21/24—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets axially facing the armatures, e.g. hub-type cycle dynamos
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K16/00—Machines with more than one rotor or stator
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Description
Opis wynalazkuDescription of the invention
Przedmiotem wynalazku jest sposób generowania energii elektrycznej prądu przemiennego oraz generator energii elektrycznej o wysokiej sprawności do stosowania tego sposobu, którego budowa zapewnia minimalizację hamującego rotor pola magnetycznego indukowanego w uzwojeniach roboczych stojana.The present invention relates to a method of generating an alternating current electric energy and a high-efficiency electric energy generator for the use of this method, the structure of which minimizes the rotor braking magnetic field induced in the stator working windings.
Znany jest z dokumentu patentowego CN 201937415 U wysokowydajny wielowirnikowy wielostojanowy generator interaktywny, który zawiera obudowę i obrotowo zainstalowany na obudowie wał wirnika, na którym rozmieszczone wzdłużnie i współosiowo wirniki niezależne od siebie mające taką samą ilość rowków cewek wirnika lub wirniki z magnesami trwałymi mające taką samą ilość magnesów trwałych, przy czym na obudowie rozmieszczone są wzdłużnie i współosiowo stojany mające taką samą ilość rowków cewek stojana, niezależne od siebie, i dopasowane odpowiednio do każdego wirnika, w takiej samej ilości, jak ilość wirników. Rowki cewek lub magnesy trwałe na każdym wirniku są usytuowane osiowo naprzeciwko siebie, a rowki cewek na każdym stojanie z jego linią osi, odpowiednio przesuwają się sukcesywnie o taki sam kąt, albo rowki cewek na każdym stojanie są usytuowane osiowo naprzeciwko siebie, a rowki cewek albo magnesy stałe na każdym wirniku z jego linią osi, jako osią odpowiednio przesuwają się sukcesywnie o taki sam kąt. Ponieważ magnetyczne siły oddziaływania pomiędzy jego wieloma wirnikami i wieloma stojanami wzajemnie się znoszą, zmniejsza się kąt bezwładności obrotowej, obrót staje się stabilniejszy i bardziej oszczędza się siłę napędową. Zewnętrzna siła napędowa jest równoważna z obracaniem napędzanym tylko jednym wirnikiem, lecz może generować kilkukrotną energię silnika z pojedynczym wirnikiem. Ten rodzaj generatora ma zalety wysokiej sprawności wytwarzania energii elektrycznej, efektu oszczędzania energii i niskiego zużycia energii podczas pracy.Known from the patent document CN 201937415 U is a highly efficient multi-rotor multi-stator interactive generator, which includes a housing and a rotor shaft rotatably installed on the housing, on which independent longitudinally and coaxially arranged rotors having the same number of rotor coil grooves or rotors with permanent magnets having the same number of permanent magnets, the casing being disposed longitudinally and coaxially with the stators having the same number of stator coil grooves, independent of each other, and adapted to each rotor, in the same number as the number of rotors. The coil grooves or permanent magnets on each rotor are axially opposite each other and the coil grooves on each stator with its axis line respectively move successively over the same angle, or the coil grooves on each stator are axially opposite each other and the coil grooves either The permanent magnets on each rotor with its axis line as the axis respectively move successively over the same angle. As the magnetic interaction forces between its multiple rotors and its multiple stators cancel each other out, the rotational inertia angle is reduced, the rotation becomes more stable, and the driving force is saved more. The external driving force is equivalent to the rotation driven by only one rotor, but can generate several times the energy of a single rotor motor. This kind of generator has the advantages of high electricity generation efficiency, energy-saving effect and low power consumption during operation.
Z dokumentu US2015084467 A1, znany jest generator prądu przemiennego o zwiększonej wydajności, posiadający cylindryczny stojan wewnątrz którego znajduje się swobodnie obracający się wał na którym osadzony jest rotor. Generator posiada pierwszy zestaw magnesów których bieguny południowe połączone są z powierzchnią rotora na jego końcach, a bieguny północne skierowane są do wewnętrznej powierzchni stojana, oraz drugi zestaw magnesów w którym bieguny północne połączone są z powierzchnią rotora na jego końcach, a bieguny południowe skierowane są do wewnętrznej powierzchni stojana, oraz zestaw elementów ze stali krzemowej połączonych z rotorem i usytuowanych pomiędzy magnesami pierwszego i drugiego zestawu w odpowiedniej odległości od magnesów zachowując szczelinę powietrzną o odpowiedniej wielkości. Ponadto wielkość magnesów oraz ich odległość od stojana jest odpowiednio dobrana. Stojan zbudowany jest z laminowanych płyt ze stali krzemowej, które zawierają wzdłużne szczeliny, w których umieszczony jest przewód uzwojenia w taki sposób, aby mógł być przecinany wirującym strumieniem pola magnetycznego pochodzącego od obu zestawów magnesów.From US2015084467 A1, an alternating current generator with increased efficiency is known, having a cylindrical stator inside which there is a freely rotating shaft on which the rotor is mounted. The generator has a first set of magnets where the south poles are connected to the rotor surface at its ends, and the north poles are directed to the inner surface of the stator, and a second set of magnets in which the north poles are connected to the rotor surface at its ends, and the south poles are directed towards the inner surface of the stator, and a set of silicon steel elements connected to the rotor and positioned between the magnets of the first and second set at appropriate distances from the magnets, maintaining an air gap of an appropriate size. Moreover, the size of the magnets and their distance from the stator are appropriately selected. The stator is made of laminated silicon steel plates that contain longitudinal slots into which the winding conductor is placed so that it can be cut by the rotating magnetic flux from both sets of magnets.
Z dokumentu patentowego WO03049272A2, znany jest generator energii elektrycznej z rotorem z magnesami trwałymi. Rotor stanowią co najmniej dwie tarcze osadzone na wale, z których każda zaopatrzona jest w magnesy usytuowane tak, że po każdej ze stron każdej tarczy rotora znajdują się tylko bieguny jednoimienne magnesów, przy czym sąsiadujące ze sobą tarcze zwrócone są do siebie biegunami jednoimiennymi magnesów, a ilość magnesów każdej tarczy rotora jest równa ilości cewek stojana.From the patent document WO03049272A2, an electric energy generator with a rotor with permanent magnets is known. The rotor consists of at least two discs mounted on a shaft, each of which is provided with magnets positioned in such a way that on each side of each rotor disc there are only the poles of the same magnet, with the adjacent discs facing each other with the same poles of the magnets, and the number of magnets in each rotor disk is equal to the number of stator coils.
Celem wynalazku jest opracowanie sposobu generowania energii elektrycznej prądu przemiennego, który zapewni minimalizację hamującego rotor pola magnetycznego indukowanego w uzwojeniach roboczych stojana oraz zwiększenie prądu lub napięcia, oraz opracowanie budowy generatora o wysokiej sprawności wytwarzającego energię elektryczną według tego sposobu.The object of the invention is to develop a method of generating alternating current electricity that will minimize the rotor braking magnetic field induced in the stator working windings and increase the current or voltage, and to develop a high efficiency generator for generating electricity according to this method.
Ilekroć w treści opisu niniejszego wynalazku mowa jest o magnesach lub magnesach trwałych, należy przez to rozumieć, magnesy trwałe albo elektromagnesy.Whenever the description of the present invention refers to permanent magnets or magnets, it should be understood as either permanent magnets or electromagnets.
Generator energii elektrycznej, zawierający prądnicę prądu przemiennego, która zawiera rotor z zamocowanymi do niego magnesami oraz stojan z cewkami roboczymi pozostającymi pod wpływem pól magnetycznych magnesów rotora, gdzie rotor stanowią co najmniej dwie tarcze osadzone na wale z których każda zaopatrzona jest w magnesy usytuowane tak, że po każdej ze stron każdej tarczy rotora znajdują się tylko bieguny jednoimienne magnesów, przy czym sąsiadujące ze sobą tarcze rotora zwrócone są do siebie biegunami jednoimiennymi magnesów, według wynalazku charakteryzuje się tym, że w przestrzeni pomiędzy magnesami sąsiadujących ze sobą tarcz rotora usytuowane są co najmniej dwa zespoły cewek roboczych stojana, z których każdy zespół zawiera bloki cewek roboElectricity generator, comprising an alternating current generator which comprises a rotor with magnets attached thereto and a stator with working coils influenced by the magnetic fields of the rotor magnets, the rotor of which consists of at least two discs mounted on a shaft, each of which is provided with magnets positioned in such a way that that on each side of each rotor disk there are only the poles of the same name of the magnets, and the adjacent rotor disks are facing each other with the poles of the same name of the magnets, according to the invention, it is characterized in that in the space between the magnets of adjacent rotor disks at least two sets of stator working coils, each set including blocks of robo coils
PL 232 872 B1 czych stojana w ilości co najwyżej równej połowie ilości magnesów sąsiadującej z nim tarczy rotora, a każdy blok cewek roboczych stojana zawiera co najmniej jedną cewkę roboczą, przy czym zewnętrzny i wewnętrzny obrys każdego bloku cewek roboczych stojana ma kształt wycinka koła z zaokrąglonymi wierzchołkami.Of the stator coils in an amount equal to at most half the number of magnets adjacent to the rotor disk, and each block of the stator working coils includes at least one working coil, and the outer and inner contours of each block of the stator working coils have the shape of a circle segment with rounded vertices.
Korzystnie długość magnesów tarczy rotora jest co najmniej równa długości pola ograniczonego wewnętrznym obrysem bloku cewek roboczych stojana. Korzystnie magnesy na tarczy rotora rozmieszczone są równomiernie przy czym wielkość odstępu pomiędzy sąsiednimi magnesami na tarczy rotora jest równa wielkości magnesu, a szerokość uzwojenia bloku cewek roboczych stojana stanowi połowę szerokości wewnętrznego obrysu tego bloku mierzoną w najszerszym jego miejscu.Preferably, the length of the rotor disc magnets is at least equal to the length of the field bounded by the inner contour of the stator working coil block. Preferably, the magnets on the rotor disk are evenly spaced, the spacing between adjacent magnets on the rotor disk being equal to the size of the magnet, and the width of the stator working coil winding is half the width of the inner contour of this block measured at its widest point.
Korzystnie do obudowy stojana zamontowane są rdzenie ferromagnetyczne bloków cewek roboczych stojana, które okalają bloki cewek roboczych stojana wokół wewnętrznego ich obrysu.Preferably, ferromagnetic cores of the stator working coil blocks are mounted to the stator housing, which surround the stator working coil blocks around their inner contour.
Dodatkowo do obudowy stojana zamontowane są osłony ferromagnetyczne bloków cewek roboczych stojana, które okalają bloki cewek roboczych stojana od ich strony czołowej po wewnętrznym obrysie, do której, jako pierwszej w ruchu obrotowym tarczy rotora, zbliżają się magnesy usytuowane na tej tarczy.In addition, ferromagnetic shields of the stator working coil blocks are mounted to the stator housing, which surround the stator working coil blocks from their frontal side along the inner contour, to which the magnets located on this disc are the first to rotate in the rotor disk.
Korzystnie osłony ferromagnetyczne bloków cewek roboczych stojana, które okalają uzwojenia tych bloków od ich strony czołowej po wewnętrznym obrysie, odizolowane są warstwą izolacji ochronnej od tych bloków i rdzeni ferromagnetycznych, które okalają te bloki wokół ich wewnętrznego obrysu. W przypadku, gdy bloki cewek roboczych stojana w danym zespole, stykają się ze sobą powierzchniami czołowymi, wówczas korzystnie do obudowy stojana zamontowane są rdzenie ferromagnetyczne które okalają zespoły bloków cewek roboczych stojana wokół zewnętrznego obrysu tych zespołów i/lub rdzenie ferromagnetyczne, które okalają zespoły bloków cewek roboczych stojana wokół wewnętrznego obrysu tych zespołów.Preferably, the ferromagnetic sheaths of the stator working coil blocks, which surround the windings of these blocks from their front face along the inner contour, are insulated with a layer of protective insulation from these blocks and ferromagnetic cores that surround these blocks around their inner contour. In the case when the stator working coil blocks in a given unit are in contact with each other with their face surfaces, then preferably ferromagnetic cores are mounted to the stator housing, which surround the sets of stator working coil blocks around the outer contour of these units and / or ferromagnetic cores that surround the sets of blocks. stator work coils around the inner contour of these units.
W przypadku gdy bloki cewek roboczych w danym zespole nie stykają się ze sobą powierzchniami czołowymi, wówczas korzystnie do obudowy stojana zamontowane są rdzenie ferromagnetyczne bloków cewek roboczych stojana, które okalają te bloki wokół zewnętrznego ich obrysu i/lub osłony ferromagnetyczne bloków cewek roboczych stojana które okalają bloki cewek roboczych stojana od ich strony czołowej po zewnętrznym obrysie, do której, jako pierwszej w ruchu obrotowym tarczy rotora, zbliżają się magnesy usytuowane na tej tarczy.If the blocks of the working coils in a given assembly do not touch each other with their front surfaces, then preferably the ferromagnetic cores of the blocks of the stator working coils are mounted to the stator housing, which surround these blocks around their outer contour and / or ferromagnetic sheaths of the blocks of the stator working coils which surround the blocks of the stator working coils from their frontal side along the outer contour, to which the magnets located on this disc approach are the first to rotate the rotor disk.
Korzystnie osłony ferromagnetyczne bloków cewek roboczych stojana, które okalają te bloki od ich strony czołowej po zewnętrznym obrysie, odizolowane są warstwą blach transformatorowych od tych bloków i rdzeni ferromagnetycznych które okalają te bloki wokół ich zewnętrznego obrysu. Korzystnie boczne krawędzie rdzeni ferromagnetycznych bloków/zespołów cewek roboczych stojana znajdują się w bliskiej odległości od magnesów dwóch sąsiednich tarcz rotora na całej grubości tych bloków/zespołów cewek roboczych stojana.Preferably, the ferromagnetic sheaths of the stator working coil blocks, which surround these blocks from their front face along the outer contour, are insulated with a layer of transformer sheets from these blocks and ferromagnetic cores which surround these blocks around their outer contour. Preferably, the side edges of the ferromagnetic cores of the stator working coil blocks / assemblies are in close proximity to the magnets of the two adjacent rotor discs over the entire thickness of these stator working coil blocks / assemblies.
Korzystnie do tarczy rotora zamontowane są osłony ferromagnetyczne magnesów, które okalają magnesy od strony czołowej, która w ruchu obrotowym tarczy rotora zbliża się jako pierwsza do bloku cewek roboczych stojana, które korzystnie odizolowane są od tych magnesów warstwą izolacji ochronnej.Preferably, ferromagnetic shields of magnets are mounted to the rotor disk, which surround the magnets from the front side, which in the rotation of the rotor disk first approaches the block of the stator working coils, which are preferably insulated from these magnets with a layer of protective insulation.
W przypadku zamontowanych do magnesów rotora i bloków cewek roboczych stojana osłon ferromagnetycznych okalających te magnesy od ich stron czołowych oraz okalające bloki cewek roboczych stojana od ich stron czołowych po zewnętrznym i wewnętrznym obrysie, ruch obrotowy tarcz rotora odbywa się w takim kierunku, aby osłony zamontowane przed magnesami rotora i osłony zamontowane wewnątrz cewek roboczych stojana i/lub przed cewkami roboczymi stojana zbliżały się do siebie jako pierwsze, powodując wprowadzenie korzystnej dla kierunku obracającego się rotora asymetrii pól magnetycznych podczas zbliżania/oddalania się magnesów do/od cewek roboczych stojana, podczas gdy w przypadku braku zamontowania tych osłon ferromagnetycznych asymetria pól magnetycznych nie występuje przez co kierunek obrotów tarcz rotora względem cewek roboczych stojana może być dowolny.In the case of ferromagnetic shields attached to the rotor magnets and blocks of the stator coils, surrounding these magnets from their front sides, and surrounding the blocks of the stator working coils from their front sides along the outer and inner contours, the rotation of the rotor disks takes place in such a direction that the shields installed in front of rotor magnets and shields mounted inside the stator working coils and / or in front of the stator working coils approached each other first, causing the introduction of a favorable asymmetry of magnetic fields for the direction of the rotating rotor during the approach / departure of the magnets to / from the stator working coils, while in If these ferromagnetic shields are not installed, the asymmetry of magnetic fields does not occur, therefore the direction of rotation of the rotor disks in relation to the stator working coils can be any.
Korzystnie blok cewek roboczych stojana tworzy para cewek sprzężonych (sparowanych) ze sobą magnetycznie, nawijanych dwoma drutami nawojowymi w taki sposób, że pierwsza i następne warstwy uzwojenia nawijane są równocześnie, przy czym każda następna warstwa uzwojenia nawijana jest naprzemiennie dwoma drutami nawojowymi tak, że poprzeczny przekrój tych uzwojeń tworzy wzór pola szachownicy.Preferably, the block of the stator working coils is formed by a pair of coils magnetically coupled (paired) with each other, wound with two winding wires in such a way that the first and subsequent winding layers are wound simultaneously, with each successive winding layer alternately wound with two winding wires so that the transverse the cross section of these windings forms a checkerboard field pattern.
Korzystnie pomiędzy sąsiadującymi zespołami cewek roboczych stojana usytuowanymi najbliżej środka odległości pomiędzy tarczami rotora, zamontowany jest do obudowy stojana zestaw blachPreferably, a set of metal sheets is mounted to the stator housing between the adjacent sets of the stator working coils located closest to the center of the distance between the rotor discs.
PL 232 872 B1 transformatorowych separujących pola magnetyczne sąsiadujących tarcz rotora zaopatrzony w otwory o kształcie odpowiadającym wewnętrznemu obrysowi bloków cewek roboczych stojana, usytuowane w położeniu odpowiadającym położeniu bloków cewek roboczych stojana.The transformer separating the magnetic fields of the adjacent rotor discs is provided with openings with a shape corresponding to the inner outline of the stator working coil blocks, located in a position corresponding to the position of the stator working coil blocks.
Korzystnie zestaw blach transformatorowych separujących pola magnetyczne sąsiadujących tarcz rotora ma postać tarczy której zewnętrzny i wewnętrzny obrys odpowiada odpowiednio zewnętrznemu i wewnętrznemu obrysowi zespołu bloków cewek roboczych stojana oraz korzystnie usytuowany jest w połowie odległości pomiędzy tarczami rotora.Preferably, the set of transformer plates separating the magnetic fields of adjacent rotor disks is in the form of a disk, the outer and inner contours of which correspond respectively to the outer and inner contours of the stator working coil blocks and is preferably located halfway between the rotor disks.
Ponadto korzystnie po obu stronach zestawu blach transformatorowych separujących pola magnetyczne sąsiadujących tarcz rotora zamontowane są do obudowy stojana tarcze rdzeni ferromagnetycznych zaopatrzone w otwory o kształcie odpowiadającym wewnętrznemu obrysowi bloków cewek roboczych stojana, usytuowane w położeniu odpowiadającym położeniu bloków cewek roboczych stojana.Moreover, preferably on both sides of the set of transformer sheets separating the magnetic fields of the adjacent rotor disks, ferromagnetic core disks are mounted to the stator housing, provided with openings in the shape corresponding to the inner contour of the stator working coil blocks, located in a position corresponding to the position of the stator working coil blocks.
Korzystnie zewnętrzny i wewnętrzny obrys tarczy rdzenia ferromagnetycznego odpowiada odpowiednio zewnętrznemu i wewnętrznemu obrysowi zespołu bloków cewek roboczych stojana.Preferably, the outer and inner contours of the ferromagnetic core disk correspond, respectively, to the outer and inner contours of the stator working coil blocks.
Korzystnie ilość zwojów cewek roboczych stojana usytuowanych pomiędzy jedną tarczą rotora a pierwszą połową odległości do sąsiedniej tarczy rotora jest taka sama jak ilość zwojów cewek roboczych stojana usytuowanych pomiędzy drugą tarczą rotora a drugą połową wspomnianej odległości.Preferably, the number of turns of the stator work coils positioned between one rotor disc and the first half of the distance to an adjacent rotor disc is the same as the number of turns of the stator work coils positioned between the second rotor disc and the second half of said distance.
Korzystnie prądnica zaopatrzona jest w bloki rezonansowe zawierające kondensatory prądu przemiennego, które połączone są odpowiednio z cewkami bloków cewek roboczych stojana tak, by w cewkach tych wzbudzić rezonans elektryczny szeregowy albo równoległy, pierwszego stopnia, korzystnie o tej samej wartości częstotliwości.Preferably, the generator is provided with resonant blocks containing alternating current capacitors, which are respectively connected to the coils of the stator working coil blocks so as to induce a series or parallel electrical resonance of the first stage in these coils, preferably with the same frequency value.
Ponadto korzystnie bloki rezonansowe oraz bloki cewek roboczych stojana danego zespołu cewek roboczych stojana połączone są z analogicznymi blokami rezonansowymi i blokami cewek roboczych stojana innego zespołu cewek roboczych stojana w szczególności będącego lustrzanym odbiciem po drugiej stronie tarczy separatora magnetycznego umieszczonego promieniowo w połowie odległości pomiędzy tarczami rotora oraz z tranzystorami kluczującymi mocy, elektroniką sterującą oraz modułami przekształtnikowymi mocy i odbiornikiem tak, że w tych cewkach roboczych wzbudzany jest rezonans elektryczny drugiego stopnia, przy czym korzystnie wzbudzane częstotliwości drugiego stopnia są sobie równe i co najmniej dziesięciokrotnie wyższe od wzbudzanych częstotliwości rezonansowych pierwszego stopnia.Moreover, preferably, the resonance blocks and the blocks of the stator working coils of a given set of stator working coils are connected to the analogous resonance blocks and blocks of the stator working coils of another set of working coils of the stator, in particular being a mirror image on the other side of the magnetic separator disc located radially halfway between the rotor discs and with power keying transistors, control electronics, and power converter modules and a receiver such that a second stage electrical resonance is induced in these working coils, preferably the second stage excited frequencies are equal to each other and at least ten times higher than the first stage excited resonant frequencies.
Korzystnie generator zaopatrzony jest dodatkowo w zespół napędowy, moduł elektroniki sterującej, moduł elektroniki pomiarowej, moduł przekształtnikowy mocy zawierający wewnętrzny lub zewnętrzny moduł akumulacji energii, oraz dołączony do generatora odbiornik.Preferably, the generator is additionally provided with a drive unit, a control electronics module, a measurement electronics module, a power converter module including an internal or external energy storage module, and a receiver connected to the generator.
Korzystnie zespół napędowy zasilany jest energią ze źródła zewnętrznego albo wspomagany ze źródła wewnętrznego albo zespół napędowy zasilany jest wygenerowaną energią elektryczną w generatorze oraz energią elektryczną zgromadzoną w wewnętrznym module akumulacji energii.Preferably, the drive unit is supplied with energy from an external source or assisted from an internal source, or the drive unit is supplied with electricity generated in the generator and the electrical energy stored in the internal energy storage module.
Sposób generowania energii elektrycznej prądu przemiennego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że generuje się przeciwstawne siły elektromagnetyczne w sąsiadujących ze sobą cewkach w sposób polegający na umieszczeniu tych cewek pomiędzy przeciwstawnymi strumieniami zmiennych pól magnetycznych rotacji wzajemnie się odpychających, pomiędzy którymi wszystkie nieruchome cewki, w których indukuje się prąd elektryczny, usytuowane są symetrycznie względem tych pól magnetycznych i pracują synchronicznie w jednej fazie, przy czym w sąsiadujących ze sobą cewkach indukowany w nich prąd elektryczny generuje przeciwstawne wzajemnie pola magnetyczne, które jednocześnie są zbieżne z przeciwległymi polami magnetycznymi rotacji.The method of generating alternating current electricity, according to the invention, is characterized in that opposing electromagnetic forces are generated in adjacent coils in a manner consisting in placing these coils between opposing streams of alternating magnetic fields of mutually repulsive rotation, between which all stationary coils in which electric current is induced, they are situated symmetrically in relation to these magnetic fields and work synchronously in one phase, while in the adjacent coils the electric current induced in them generates mutually opposing magnetic fields, which at the same time coincide with the opposite magnetic fields of rotation.
Korzystnie odkształca się asymetrycznie i osłabia oddziaływanie zbliżających się do siebie przeciwstawnych względem siebie pól magnetycznych magnesów rotora indukujących prąd elektryczny w cewkach roboczych stojana oraz pól magnetycznych w cewkach roboczych stojana i pomiędzy cewkami roboczymi stojana generowanych przez indukowany w nich prąd elektryczny, przy czym podczas oddalania się magnesów rotora od cewek roboczych stojana zjawisko wzajemnego osłabiania się pól magnetycznych nie występuje, co jest korzystne dla kierunku rotacji rotora.Preferably, it deforms asymmetrically and weakens the influence of the rotor magnets approaching each other and opposing each other, inducing electric current in the stator working coils, and the magnetic fields in the stator working coils and between the stator working coils generated by the electric current induced in them, while when moving away rotor magnets from the working coils of the stator, the phenomenon of mutual weakening of the magnetic fields does not occur, which is favorable for the direction of rotation of the rotor.
Korzystnie rozdziela się strumień pól magnetycznych wzajemnie się odpychających, który wzajemnie indukuje w cewkach prąd elektryczny i jednocześnie przyciąga się te pola tak, by przenikały równomiernie przez wszystkie cewki w których indukuje się prąd elektryczny, powodując jednocześnie wzajemną neutralizację przeciwstawnych wektorów tych pół magnetycznych, które wzajemnie się przenikając sprawiają że wypadkowy wektor ich siły jest bliski zeru, co ma korzystny wpływ na miniPreferably, the flux of mutually repulsive magnetic fields is distributed, which mutually induces electric current in the coils, and at the same time attracts these fields so that they pass evenly through all the coils in which the electric current is induced, at the same time neutralizing the opposing vectors of those magnetic fields that mutually permeating each other, they make the resultant vector of their force close to zero, which has a beneficial effect on the mini
PL 232 872 B1 malizację hamującego efektu dla pól magnetycznych magnesów wirującego rotora oraz korzystny wpływ na multiplikację generowanej energii elektrycznej.The minimization of the inhibitory effect on the magnetic fields of the rotating rotor magnets and the beneficial effect on the multiplication of the generated electricity.
Korzystnie w cewkach w których indukuje się prąd elektryczny wzbudza się rezonans elektryczny pierwszego stopnia, szeregowy lub równoległy, korzystnie o tej samej wartości we wszystkich układach rezonansowych pierwszego stopnia oraz dodatkowo połączone odpowiednio cewki w których indukuje się prąd elektryczny, obciąża się naprzemiennie wykorzystując energię elektryczną indukowaną w tych cewkach oraz działający rezonans elektryczny pierwszego stopnia jako źródło zasilania dla wzbudzanego w tych cewkach rezonansu elektrycznego drugiego stopnia, którego wartość częstotliwości korzystnie jest co najmniej dziesięciokrotnie wyższa od częstotliwości rezonansu pierwszego stopnia.Preferably, in the coils in which the electric current is induced, the first stage electric resonance is induced in series or in parallel, preferably of the same value in all the first stage resonant systems, and additionally connected respectively coils in which the electric current is induced, alternately loaded with the use of induced electric energy in these coils and the operating first stage resonance as a power source for the induced second stage electric resonance in these coils, the frequency value of which is preferably at least ten times higher than the first stage resonance frequency.
Generator minimalizuje hamujący wpływ pola magnetycznego cewek roboczych stojana prądnicy w stosunku do magnesów trwałych zamocowanych na tarczach rotora osadzonego na wale. Wał jest napędzany wewnętrznym lub zewnętrznym zespołem napędowym w postaci silnika elektrycznego. Hamujące rotor pole magnetyczne indukowane w cewkach roboczych stojana, jest kompensowane przez specjalnie zmodyfikowany układ cewek roboczych usytuowanych względem magnesów trwałych rotora, ich wzajemnej polaryzacji, układów sterujących elektroniką oraz wykorzystaniem zjawiska rezonansu tzw. pierwszego i drugiego stopnia. Wszystkie cewki generatora pracują synchronicznie w jednej fazie, dlatego też mogą być w zależności od potrzeb sumowane ich prądy lub napięcia, cewki generatora mogą pracować w układzie rezonansowym pierwszego stopnia albo w układzie bez rezonansu pierwszego stopnia, mogą też pracować w konfiguracji mieszanej. Generator generuje prąd przemienny jednofazowy. Wyjściowa energia elektryczna generatora, za pośrednictwem modułu przekształtnikowego mocy, może zostać dowolnie formowana jako prąd stały lub przemienny, jednofazowy lub trzy-fazowy, w zależności od oczekiwanego zapotrzebowania lub specjalnych zastosowań.The generator minimizes the inhibitory effect of the magnetic field of the working coils of the generator's stator in relation to the permanent magnets mounted on the rotor discs mounted on the shaft. The shaft is driven by an internal or external drive unit in the form of an electric motor. The rotor braking magnetic field induced in the stator working coils is compensated by a specially modified system of working coils located in relation to the rotor permanent magnets, their mutual polarization, electronics control systems and the use of the so-called resonance phenomenon. first and second degree. All generator coils work synchronously in one phase, therefore their currents or voltages can be summed as needed, generator coils can work in the first stage resonance system or in a system without first stage resonance, they can also work in a mixed configuration. The generator generates single-phase alternating current. The output electricity of the generator, via the power converter module, can be freely formed as direct or alternating current, single-phase or three-phase, depending on the expected demand or special applications.
Sprzężenie magnetyczne przeciwległych bloków cewek roboczych stojana dwóch sąsiadujących ze sobą zespołów cewek roboczych sprawia, że siły elektromotoryczne indukowane przez magnesy trwałe w ruchu obrotowym dwóch tarcz rotora, pomiędzy którymi umieszczone są te zespoły cewek roboczych stojana, wytwarzają pola magnetyczne przeciwstawne, które dodatkowo wzajemnie zwiększają prąd lub napięcie w cewkach tych bloków i jednocześnie ich wektory strumieni magnetycznych znoszą się tak, że siły wypadkowego ich oddziaływania na pola magnetyczne magnesów trwałych zamocowanych na tarczach rotora wywołują bardzo małe siły hamujące na obracający się rotor.The magnetic coupling of the opposite blocks of the stator working coils of two adjacent sets of working coils causes that the electromotive forces induced by permanent magnets in the rotation of the two rotor discs between which these sets of stator working coils are placed, generate opposing magnetic fields, which additionally increase the current to each other. or the voltage in the coils of these blocks and at the same time their magnetic flux vectors cancel out so that the forces of their resultant action on the magnetic fields of the permanent magnets mounted on the rotor disks cause very little braking forces on the rotating rotor.
Ponadto indukowane przez nieparzyste magnesy trwałe (to jest 1,3, 5, 7 itd. magnesy) obracającej się tarczy rotora siły elektromotoryczne generowane w blokach cewek roboczych stojana powodują, że strumienie magnetyczne w stykających się bezpośrednio uzwojeniach sąsiednich bloków cewek roboczych stojana wytwarzają przeciwstawne pola magnetyczne, które dodatkowo wzajemnie zwiększają prąd lub napięcie w tych cewkach i jednocześnie ich wektory strumieni magnetycznych znoszą się tak, że siły wypadkowego ich oddziaływania na pola magnetyczne magnesów trwałych zamocowanych na tarczach rotora wywołują bardzo małe siły hamujące na obracający się rotor, podczas gdy jednocześnie parzyste magnesy tarczy rotora (tj. 2, 4, 6, 8, itd. magnesy), które w zależności od fazy obrotu rotora względem uzwojeń bloków cewek roboczych stojana zbliżają/oddalają się do/od przeciwległych krawędzi uzwojeń tych bloków cewek roboczych stojana, znajdują się w zbieżnej polaryzacji pola magnetycznego ze strumieniem magnetycznym wygenerowanym przez wyindukowaną w tych cewkach energię elektryczną, powodując wytwarzanie sił o zwrocie zbieżnym z kierunkiem obracającego się rotora, gdzie wraz ze zbieżnym kierunkiem sił pochodzących od uzwojeń bloków cewek stojana, które znajdują się przed nieparzystymi magnesami rotora, doprowadzają w efekcie do ich zrównoważenia powodując bardzo małe siły hamujące na obracający się rotor.In addition, the electromotive forces induced by odd permanent magnets (i.e. 1, 3, 5, 7, etc.) of the rotating rotor disk, generated in the stator working coil blocks, cause the magnetic fluxes in the directly contacting windings of adjacent stator working coil blocks to generate opposing fields magnetic, which additionally increase the current or voltage in these coils, and at the same time their magnetic flux vectors cancel out so that the forces of their resultant influence on the magnetic fields of permanent magnets mounted on the rotor disks cause very small braking forces on the rotating rotor, while at the same time even rotor disc magnets (i.e. 2, 4, 6, 8, etc. magnets), which, depending on the phase of rotation of the rotor with respect to the windings of the stator working coil blocks, approach / move away from the opposite winding edges of these stator working coil blocks, are located in the convergent polarization of the magnetic field with the magnetic flux ethical energy generated by the electric energy induced in these coils, causing the generation of forces with a direction coinciding with the direction of the rotating rotor, where together with the convergent direction of the forces coming from the windings of the stator coil blocks, which are located in front of the odd rotor magnets, they lead to their equilibrium, causing very low braking forces on the rotating rotor.
Wynalazek przedstawiono w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 - przedstawia schematycznie jeden blok cewek roboczych stojana oraz położenie magnesów rotora względem tego bloku w zadanym położeniu; fig. 2 - widok wzdłuż wału sprzężonych magnetyczne dwóch bloków cewek roboczych stojana, jak na fig. 1, należących do dwóch zespołów; fig. 3 - jeden blok cewek roboczych stojana, jak na fig. 1 z osłonami i rdzeniami ferromagnetycznymi cewek roboczych stojana oraz osłonami ferromagnetycznymi magnesów rotora; fig. 4 - widok wzdłuż wału sprzężonych magnetyczne dwóch bloków cewek roboczych stojana jak na fig. 3, należących do dwóch zespołów; fig. 5 - widok perspektywiczny jednego bloku cewek roboczych stojana składającego się z jednej cewki, z poprzecznym przekrojem tego bloku powierzchnią cylindryczną D; fig. 6 - widok perspektywiczny jednego bloku cewek roboczych stojana dwóch sparowanych cewek o wzorze pola szachownicy, z poprzecznym przekrojem tego bloku powierzchnią cylindryczną D; fig. 7 - trzy bloki cewek roboThe invention is illustrated in exemplary embodiments in the drawing, in which Fig. 1 - schematically shows one block of the stator working coils and the position of the rotor magnets in relation to this block in a given position; Fig. 2 is a shaft view of the magnetically coupled two blocks of the stator working coils, as in Fig. 1, belonging to two units; Fig. 3 shows one block of the stator working coils, as in Fig. 1 with sheaths and ferromagnetic cores of the stator working coils and ferromagnetic sheaths of the rotor magnets; Fig. 4 is a shaft view of the magnetically coupled two blocks of the stator working coils as in Fig. 3, belonging to two units; Fig. 5 is a perspective view of one block of stator working coils consisting of one coil, with a cross-sectional view of this block with a cylindrical surface D; Fig. 6 is a perspective view of one block of the stator working coils of two paired coils with a checkerboard pattern, with a cross-sectional view of this block with a cylindrical surface D; Figure 7 shows three robo coil blocks
PL 232 872 B1 czych stojana na wycinku tarczy stojana, stykających się ze sobą promieniowo powierzchniami czołowymi, zaopatrzonymi w rdzenie i osłony ferromagnetyczne oraz położenie magnesów rotora względem tych bloków w zadanym położeniu, w ujęciu schematycznym; fig. 8 - dwa bloki cewek roboczych stojana jak na fig. 3 na wycinku tarczy stojana oraz położenie magnesów rotora względem tych bloków, w ujęciu schematycznym; fig. 9 - widok wzdłuż wału wycinka prądnicy z czterema tarczami rotora i sześcioma blokami cewek roboczych stojana, w ujęciu schematycznym; fig. 10 - widok wzdłuż wału wycinka prądnicy jak na fig. 9 z dwoma zespołami napędowymi po obu skrajnych tarczach rotora, w ujęciu schematycznym; fig. 11 do fig. 13 - wycinek przekroju poprzecznego prądnicy w trzech pozycjach magnesów rotora względem cewek roboczych stojana (dla maksimum indukowanego napięcia dodatniego, przejścia generowanego napięcia przez zero i dla maksimum indukowanego napięcia ujemnego) z dwoma zespołami bloków cewek roboczych stojana obejmujący na tarczy stojana cztery bloki cewek roboczych stojana, jak na fig. 5, powierzchnią cylindryczną D, jak na fig. 18, z zaznaczonymi kierunkami strumieni pól magnetycznych, w ujęciu schematycznym; fig. 14 do fig. 16 - wycinek przekroju poprzecznego prądnicy w trzech pozycjach magnesów rotora względem cewek roboczych stojana (dla maksimum indukowanego napięcia dodatniego, przejścia generowanego napięcia przez zero i dla maksimum indukowanego napięcia ujemnego) z dwoma zespołami bloków cewek roboczych stojana obejmujący na tarczy stojana cztery bloki cewek roboczych stojana z których każdy zawiera dwie sprzężone magnetycznie (sparowane) cewki o wzorze pola szachownicy, jak na fig. 6, powierzchnią cylindryczną D, jak na fig. 18, z zaznaczonymi kierunkami strumieni pół magnetycznych, w ujęciu schematycznym; fig. 17 - widok tarczy rotora; fig. 18 - widok tarczy stojana; fig. 19 - widok zestawu blach transformatorowych oddzielających zespoły cewek roboczych; fig. 20 - widok tarczy rdzenia ferromagnetycznego; fig. 21 - widok rdzeni ferromagnetycznych dla bloków cewek roboczych stojana, stykających się ze sobą powierzchniami czołowymi; fig. 22 - widok rdzeni ferromagnetycznych dla bloków cewek roboczych stojana nie stykających się ze sobą powierzchniami czołowymi; fig. 23 do fig. 26 schematy blokowe generatora w różnych konfiguracjach.Stator elements on the stator disc segment, radially contacting front surfaces, provided with ferromagnetic cores and shields, and the position of the rotor magnets in relation to these blocks in a given position, in a schematic view; Fig. 8 shows two blocks of the stator coils as in Fig. 3 on a section of the stator disk and the position of the rotor magnets in relation to these blocks, in a schematic view; Fig. 9 is a schematic view along the shaft of a section of a generator with four rotor disks and six blocks of stator working coils; Fig. 10 is a schematic view of a section of a generator as shown in Fig. 9 along the shaft with two drive units on both end rotor disks; Fig. 11 to Fig. 13 - a section of the generator cross-section in three positions of the rotor magnets in relation to the stator working coils (for the maximum of the induced positive voltage, the zero crossing of the generated voltage, and for the maximum of the induced negative voltage) with two sets of stator working coils on the disc the stator four blocks of the stator working coils, as in Fig. 5, with a cylindrical surface D, as in Fig. 18, with the direction of the magnetic field fluxes marked schematically; Fig. 14 to Fig. 16 - a section of the generator cross-section in three positions of the rotor magnets with respect to the stator working coils (for the maximum of the induced positive voltage, the zero crossing of the generated voltage, and for the maximum of the induced negative voltage) with two sets of stator working coils on the disc the stator four blocks of the stator working coils, each of which includes two magnetically coupled (paired) coils with a checkerboard pattern, as in Fig. 6, with a cylindrical surface D, as in Fig. 18, with the directions of the magnetic field fluxes in schematic representation; Fig. 17 is a view of a rotor disk; Fig. 18 is a view of the stator disk; Fig. 19 is a view of the set of transformer plates separating the sets of working coils; Fig. 20 is a view of a ferromagnetic core target; Fig. 21 is a view of the ferromagnetic cores for the blocks of the stator working coils in contact with their faces; Fig. 22 is a view of the ferromagnetic cores for the blocks of the stator working coils not in contact with their faces; Figures 23 to 26 are block diagrams of a generator in various configurations.
Według pierwszego przykładu wykonania wynalazku generator energii elektrycznej zawiera prądnicę prądu przemiennego, która zwiera rotor z zamocowanymi do niego magnesami, oraz stojan z cewkami roboczymi pozostającymi pod wpływem pól magnetycznych magnesów rotora. Rotor stanowią dwie tarcze 1 osadzone na wale napędowym, usytuowane w pewnej odległości od siebie, z których każda zaopatrzona jest w magnesy 4 usytuowane promieniowo na tarczy 1 tak, że po każdej ze stron każdej tarczy 1 znajdują się tylko bieguny jednoimienne magnesów 4, przy czym sąsiadujące ze sobą tarcze 1 zwrócone są do siebie biegunami jednoimiennymi magnesów 4. W przestrzeni pomiędzy magnesami 4 sąsiadujących ze sobą tarcz 1 rotora usytuowane są w pewnej odległości od siebie dwa nieruchome zespoły 14 cewek roboczych stojana, z których każdy zespół 14 zawiera tę samą ilość bloków 3 cewek roboczych stojana równą połowie ilości magnesów 4 jednej tarczy 1, a każdy blok 3 cewek roboczych stojana może zawierać jedną cewkę roboczą 3.1 o przekroju poprzecznym 3.3 (fig. 5) ale korzystnie, jeżeli blok 3 cewek roboczych stojana tworzy para cewek 3.2 (fig. 6) sprzężonych ze sobą magnetycznie, nawijanych dwoma drutami nawojowymi w taki sposób, że pierwsza i następne warstwy uzwojenia nawijane są równocześnie, przy czym każda następna warstwa uzwojenia nawijana jest naprzemiennie dwoma drutami nawojowymi tak, że poprzeczny przekrój tych uzwojeń 3.4, 3.5 (fig. 6) tworzy wzór pola szachownicy. Zewnętrzny i wewnętrzny obrys bloków 3 cewek roboczych stojana ma kształt zbliżony do wycinka koła z zaokrąglonymi wierzchołkami, gdzie zewnętrzny obrys bloku 3 cewki zakreślają: zewnętrzny łuk koła, dwa promienie biegnące od obu końców tego łuku w kierunku do środka koła, które na ich około 2/3 długości łączą się ze sobą najkrótszym możliwym połączeniem w kształcie łuku, który odpowiada zewnętrznemu łukowi koła. Bloki 3 cewek roboczych stojana w każdym z zespołów 14 rozmieszczone są promieniowo na całej dookólnej przestrzeni stojana i stykają się ze sobą powierzchniami czołowymi uzwojeń cewek roboczych na możliwym najdłuższym odcinku, tworząc tarczę 15 stojana (fig. 18). Dwie tarcze stojana zbliżone do siebie bokami bloków cewek roboczych stojana wypełniają przestrzeń pomiędzy jednoimiennymi magnesami dwóch sąsiednich tarcz 1 rotora. Bliskość cewek roboczych względem siebie, jest istotnym elementem wzajemnego oddziaływania cewek. Przepływający przez te cewki indukowany prąd elektryczny generuje pola magnetyczne przeciwstawne do pól magnetycznych sąsiednich cewek roboczych, indukując w nich dodatkową energię elektryczną, a jednocześnie wektory przeciwstawnych pól magnetycznych sąsiednich bloków cewek roboczych stojana znoszą się między sobą, co ma korzystny wpływ na minimalizację hamującego pola magnetycznego magnesów rotora i podwyższenie sprawności prądnicy. Długość I magnesów 4 jest nieco większa niż długość d wewnętrznego obrysuAccording to a first embodiment of the invention, the electric power generator comprises an AC generator which includes a rotor with magnets attached thereto, and a stator with operating coils influenced by the magnetic fields of the rotor magnets. The rotor consists of two discs 1 mounted on the drive shaft, spaced apart from each other, each of which is provided with magnets 4 arranged radially on the disc 1, so that on each side of each disc 1 there are only poles of the same magnets 4, with adjacent discs 1 are facing each other with identical poles of magnets 4. In the space between the magnets 4 of adjacent rotor discs 1 there are two fixed sets 14 of the stator working coils at a distance from each other, each set 14 containing the same number of blocks 3 stator working coils equal to half the number of magnets 4 of one disc 1, and each block 3 of the stator working coils may include one working coil 3.1 with a cross-section 3.3 (Fig. 5), but preferably if the block 3 of the stator working coils consists of a pair of coils 3.2 (Fig. 6) magnetically coupled together, wound with two winding wires in such a way that the first and subsequent layers of the winding are wound are simultaneously, each successive layer of winding is alternately wound with two winding wires, so that the cross-section of these windings 3.4, 3.5 (Fig. 6) creates a checkerboard pattern. The outer and inner contour of the blocks 3 of the stator working coils has a shape similar to a sector of a circle with rounded vertices, where the outer contour of the coil block 3 is drawn by: the outer arc of a circle, two rays extending from both ends of this arc towards the center of the circle, which for about 2 / 3 lengths connect to each other by the shortest possible arc-shaped connection that corresponds to the outer arc of a circle. The stator working coil blocks 3 in each of the assemblies 14 are arranged radially over the entire circumferential space of the stator and contact each other with the faces of the working coil windings for the longest possible distance to form a stator disc 15 (Fig. 18). Two stator discs close to each other on the sides of the stator working coil blocks fill the space between the identical magnets of two adjacent rotor discs 1. The proximity of the working coils to each other is an important element of the interaction of the coils. The induced electric current flowing through these coils generates magnetic fields opposite to the magnetic fields of the adjacent working coils, inducing additional electric energy in them, and at the same time the vectors of the opposing magnetic fields of the adjacent blocks of the stator working coils cancel each other, which has a beneficial effect on minimizing the inhibitory magnetic field rotor magnets and increasing the efficiency of the generator. The length I of the magnets 4 is slightly greater than the length d of the inner stroke
PL 232 872 B1 bloku 3 cewek roboczych stojana (fig. 17 i fig. 18), natomiast szerokość magnesów 4 na tarczy 1 rotora oraz szerokość powierzchni bocznych uzwojeń bloków 3 cewek roboczych stojana jest zbliżona, a odstępy pomiędzy sąsiednimi magnesami 4 na tarczy 1 rotora są równe szerokości magnesów 4 wzdłuż promienia na tarczy 1 rotora, natomiast szerokości przestrzeni pomiędzy wewnętrznymi bokami bloków 3 cewek roboczych stojana są około dwukrotnie większe od szerokości magnesów 4.The width of the magnets 4 on the rotor disk 1 and the width of the side surfaces of the windings of the blocks 3 of the stator working coils are similar, and the spacing between the adjacent magnets 4 on the rotor disk 1 is similar to that of the block 3 of the stator working coils (Fig. 17 and Fig. 18). are equal to the widths of the magnets 4 along the radius on the rotor disk 1, while the widths of the spaces between the inner sides of the blocks 3 of the stator working coils are approximately twice the width of the magnets 4.
W drugim przykładzie wykonania prądnica generatora opisanego w pierwszym przykładzie wykonania ma zamontowane do obudowy 2 stojana rdzenie ferromagnetyczne 8, 9, 10, które okalają blok 3 cewek roboczych stojana wokół ich wewnętrznego obrysu oraz zewnętrznego i wewnętrznego obrysu zespołu 14 cewek roboczych tarczy 15 stojana (fig. 21). Dodatkowo, do obudowy 2 stojana jedynie od strony czołowej po wewnętrznym obrysie bloku cewek roboczych stojana, do której, jako pierwszej w ruchu obrotowym tarczy 1 rotora, zbliżają się magnesy 4 usytuowane na tej tarczy 1, zamontowane są osłony ferromagnetyczne 12. Dodatkowo pomiędzy osłonami ferromagnetycznymi 12 bloków 3 cewek roboczych stojana które okalają te bloki 3 od ich strony czołowej po wewnętrznym obrysie, a rdzeniami ferromagnetycznymi 8 które okalają te bloki wokół ich wewnętrznego obrysu znajduje się warstwa izolacji ochronnej.In the second embodiment, the generator of the generator described in the first embodiment has ferromagnetic cores 8, 9, 10 mounted to the stator housing 2, which surround the block 3 of the stator working coils around their inner contour and the outer and inner contours of the assembly 14 of the working coils of the stator disc 15 (Fig. 21). In addition, to the stator housing 2 only from the front side, along the inner contour of the stator working coil block, to which the magnets 4 located on this disc 1 approach the first rotating disk 1, ferromagnetic shields 12 are mounted. Additionally, between the ferromagnetic shields 12 blocks 3 of the stator working coils which surround these blocks 3 from their front side on the inner contour, and with ferromagnetic cores 8 which surround these blocks, there is a protective insulation layer around their inner contour.
W trzecim przykładzie wykonania prądnica generatora różni się tym od prądnicy opisanej w przykładzie pierwszym i drugim, że bloki 3 cewek roboczych stojana w każdym z dwóch zespołów 14 rozmieszczone promieniowo na całej dookólnej przestrzeni stojana nie stykają się ze sobą powierzchniami czołowymi uzwojeń cewek roboczych, co przedstawiono na fig. 8. Ilość bloków 3 cewek roboczych stojana w jednym zespole 14 jest czterokrotnie mniejsza od ilości magnesów 3 na tarczy 1 rotora. Ponadto do obudowy 2 stojana zamontowane są rdzenie ferromagnetyczne 7 bloków 3 cewek roboczych stojana, które okalają bloki 3 cewek roboczych stojana wokół zewnętrznego ich obrysu oraz osłony ferromagnetyczne 11 bloków 3 cewek roboczych stojana, które okalają bloki 3 cewek roboczych stojana od ich strony czołowej po zewnętrznym obrysie, do której, jako pierwszej w ruchu obrotowym tarczy 1 rotora, zbliżają się magnesy 4 usytuowane na tej tarczy 1. Dodatkowo osłony ferromagnetyczne 11 bloków 3 cewek roboczych stojana, które okalają te bloki 3 od ich strony czołowej po zewnętrznym obrysie, odizolowane są warstwą izolacji ochronnej od tych bloków 3 i rdzeni ferromagnetycznych 7, które okalają te bloki 3 wokół ich zewnętrznego obrysu.In the third embodiment, the generator of the generator differs from the generator described in the first and second examples in that the blocks 3 of the stator working coils in each of the two units 14 arranged radially over the entire omnidirectional space of the stator do not touch each other with the faces of the working coils windings, as illustrated. in Fig. 8. The number of blocks 3 of the stator working coils in one unit 14 is four times smaller than the number of magnets 3 on the disc 1 of the rotor. In addition, ferromagnetic cores of 7 blocks of 3 stator working coils are mounted to the stator housing 2, which surround the blocks of 3 stator working coils around their outer contour, and ferromagnetic shields of 11 blocks of 3 stator working coils, which surround the blocks of 3 stator working coils from their front side to the outside contour, to which the magnets 4 located on this disc 1 approach as the first in the rotational movement of the rotor disk 1. Additionally, ferromagnetic shields 11 blocks 3 stator working coils, which surround these blocks 3 from their front side along the outer contour, are isolated with a layer protective insulation from these blocks 3 and the ferromagnetic cores 7 that surround these blocks 3 around their outer contours.
W kolejnych przykładach wykonania wynalazku, prądnica generatora opisana w powyższych przykładach może zawierać więcej niż dwa wyżej opisane zespoły 14 bloków cewek roboczych stojana.In further embodiments of the invention, the generator generator described in the above examples may include more than two of the above-described stator working coil blocks 14.
Opisane według powyższych przykładów co najmniej dwa zespoły 14 bloków cewek roboczych stojana zawierają wszystkie uzwojenia stojana, który wraz z dwoma sąsiadującymi tarczami 1 rotora tworzy podstawową sekcję prądnicy.Described according to the above examples, at least two sets 14 of the stator working coil blocks contain all the stator windings which, together with two adjacent rotor plates 1, form the basic generator section.
W zależności od żądanej mocy generatora i długości wału rotora, prądnica może składać się z kilku takich sekcji, przy czym środkowe sekcje uzwojeń wspólnie korzystają z tarcz wyposażonych w magnesy i wówczas tarcze rotora jednej sekcji są jednocześnie jedną z tarcz rotora dla sekcji sąsiednich, po obu stronach tej sekcji, co przedstawiono na fig. 9. Natomiast zewnętrzne tarcze skrajnych sekcji prądnicy, patrząc od strony ich zewnętrznych pól magnetycznych magnesów, nie wykorzystywanych przez prądnicę do generowania energii, mogą być wykorzystywane do napędu rotora prądnicy, poprzez zastosowanie wewnętrznych zespołów napędowych działających jako neodymowe silniki prądu przemiennego, co przedstawiono na fig. 10.Depending on the required generator power and the length of the rotor shaft, the generator may consist of several such sections, with the middle sections of the windings jointly using shields equipped with magnets and then the rotor disks of one section are simultaneously one of the rotor disks for adjacent sections, on both sides of this section, as shown in Fig. 9. On the other hand, the outer plates of the extreme sections of the generator, viewed from the side of their external magnetic fields of magnets, not used by the generator to generate energy, can be used to drive the generator rotor, by using internal power units acting as neodymium AC motors as shown in Fig. 10.
Zastosowanie nietypowej przeciwstawnej polaryzacji biegunowej magnesów sąsiadujących ze sobą tarcz rotora, pomiędzy którymi znajdują się cewki robocze o specjalnej konstrukcji, a także specyficznym rozmieszczeniu magnesów rotora względem uzwojeń cewek roboczych stojana umożliwia zwiększenie prądu lub napięcia i bardzo wysoką sprawność prądnicy. Zastosowanie osłon i rdzeni ferromagnetycznych dodatkowo wpływa na zwiększenie sprawności generatora.The use of unusual, opposite polarization of the magnets of the adjacent rotor discs, between which there are working coils of a special design, as well as the specific arrangement of the rotor magnets in relation to the windings of the stator coils, allows to increase the current or voltage and very high efficiency of the generator. The use of ferromagnetic shields and cores additionally increases the efficiency of the generator.
We wszystkich wyżej opisanych przykładach, w kolejnych wersjach wykonania wynalazku, do tarczy 1 rotora zamontowane są osłony ferromagnetyczne 13 magnesów 4 które okalają magnesy 4 od strony czołowej, która w ruchu obrotowym tarczy 1 rotora zbliża się jako pierwsza do bloku 3 cewek roboczych stojana. Dodatkowo osłony ferromagnetyczne 13 magnesów 4 które okalają te magnesy 4 od ich strony czołowej odizolowane są od tych magnesów 4 warstwą izolacji ochronnej 16.In all the above-described examples, in further versions of the invention, ferromagnetic shields 13 of magnets 4 are mounted to the rotor disk 1, which surround the magnets 4 from the front side, which, in the rotational motion of the rotor disk 1, first approaches the block 3 of the stator working coils. In addition, ferromagnetic shields 13 of magnets 4 which surround these magnets 4 from their front side are insulated from these magnets 4 with a layer of protective insulation 16.
W wyniku zastosowania osłon z materiału ferromagnetycznego miękkiego, podczas obracania się rotora prądnicy, występuje asymetria oddziaływań siłowych pól magnetycznych; m niejszych - dla fazy zbliżania się magnesów trwałych do cewek roboczych generujących prąd elektryczny, oraz większych - dla fazy oddalania się magnesów trwałych od cewek roboczych. Zbliżające się do siebie czoła magnesów trwałych i cewek roboczych, w pierwszej kolejności natrafią na ferromagnetyczne osłonyAs a result of the use of shields made of ferromagnetic soft material, there is an asymmetry of force interactions of magnetic fields during the rotation of the generator rotor; the smaller ones - for the phase of the permanent magnets approaching the working coils generating the electric current, and the larger ones - for the phase of moving away the permanent magnets from the working coils. The faces of permanent magnets and working coils coming closer to each other will first encounter ferromagnetic shields
PL 232 872 B1 zamocowane przed magnesami na tarczy rotora oraz przed uzwojeniami cewek roboczych w stojanie prądnicy. Takie usytuowanie tych osłon ferromagnetycznych miękkich powoduje korzystne asymetryczne odkształcenie i osłabienie zbliżających się przeciwstawnych pól magnetycznych magnesów i cewek roboczych prądnicy. Natomiast podczas oddalania się magnesów od cewek roboczych prądnicy zjawisko odkształcenia i osłabienia pól magnetycznych spowodowanych tymi osłonami ferromagnetycznymi nie występuje. Znamienną korzyścią zastosowania tych osłon ferromagnetycznych jest zjawisko powstawania dodatkowego przyciągania wzajemnego podczas zbliżania się do siebie pól magnetycznych magnesów rotora do pól magnetycznych tych osłon ferromagnetycznych zamocowanych przed cewkami roboczymi w stojanie, jak również jednoczesnego przyciągania zbliżających się pól magnetycznych cewek roboczych stojana do pól magnetycznych tych osłon ferromagnetycznych zamocowanych przed magnesami trwałymi w rotorze. Zjawisko wzajemnego przyciągania się pól magnetycznych z wykorzystaniem tych osłon ferromagnetycznych nie występuje podczas zrównania się magnesów trwałych z cewkami roboczymi w punkcie neutralnym i dalej, podczas gdy magnesy trwałe oddalają się od cewek roboczych z pełną mocą odpychania. Taka asymetria jest korzystna dla kierunku zgodnego z obrotami rotora, co ma korzystny wpływ na podwyższenie sprawności prądnicy. W przypadku braku zastosowania w prądnicy tych osłon ferromagnetycznych nie powstaje asymetria pól magnetycznych, przez co kierunek obrotów rotora może być dowolny.PL 232 872 B1 fitted in front of the magnets on the rotor disk and in front of the working coil windings in the generator stator. Such an arrangement of these soft ferromagnetic sheaths causes an advantageous asymmetric deformation and weakening of the approaching opposing magnetic fields of the magnets and the working coils of the generator. On the other hand, when the magnets move away from the working coils of the generator, the phenomenon of deformation and weakening of the magnetic fields caused by these ferromagnetic shields does not occur. A significant advantage of the use of these ferromagnetic shields is the phenomenon of the formation of additional mutual attraction when the magnetic fields of the rotor magnets approach each other to the magnetic fields of these ferromagnetic shields fixed in front of the working coils in the stator, as well as the simultaneous attraction of the approaching magnetic fields of the stator working coils to the magnetic fields of these shields ferromagnetic elements mounted in front of the permanent magnets in the rotor. The mutual attraction of the magnetic fields with the use of these ferromagnetic sheaths does not occur when the permanent magnets align with the working coils at the neutral point and beyond, while the permanent magnets move away from the working coils with full repulsive power. Such asymmetry is favorable for the direction of rotation of the rotor, which has a positive effect on increasing the efficiency of the generator. If these ferromagnetic shields are not used in the generator, there is no asymmetry of magnetic fields, so the rotor rotation direction can be any.
W kolejnych przykładach wykonania, generator opisany w przykładach powyżej ma zamontowany do obudowy 2 stojana, pomiędzy sąsiadującymi zespołami 14 cewek roboczych stojana usytuowanymi najbliżej środka odległości pomiędzy tarczami 1 rotora, zestaw blach transformatorowych 6 separujących pola magnetyczne sąsiadujących tarcz 1 rotora zaopatrzony w otwory 17 o kształcie odpowiadającym wewnętrznemu obrysowi bloków 3 cewek roboczych stojana, usytuowane w położeniu odpowiadającym położeniu bloków 3 cewek roboczych stojana. zestaw blach transformatorowych 6 separujących pola magnetyczne sąsiadujących tarcz 1 rotora ma postać tarczy, której zewnętrzny i wewnętrzny obrys odpowiada odpowiednio zewnętrznemu i wewnętrznemu obrysowi zespołu 14 bloków cewek 3 roboczych stojana, co pokazano na fig. 19. W ten sposób rozdziela się strumień pól magnetycznych wzajemnie się odpychających, który indukuje w cewkach prąd elektryczny i jednocześnie przyciąga się te pola tak, by przenikały równomiernie przez wszystkie cewki w których indukuje się prąd elektryczny. Dodatkowo po obu stronach zestawu blach transformatorowych 6 separujących pola magnetyczne sąsiadujących tarcz 1 rotora, zamontowane są do obudowy 2 stojana tarcze rdzeni ferromagnetycznych 5 wykonane z blach transformatorowych o odpowiedniej grubości, zaopatrzone w otwory 18 o kształcie odpowiadającym wewnętrznemu obrysowi bloków 3 cewek roboczych stojana, usytuowane w położeniu odpowiadającym położeniu bloków 3 cewek roboczych stojana, co pokazano na fig. 20. Warstwy blach tych rdzeni rozmieszczonych promieniowo na dookólnej powierzchni stojana, powodują przyciągnięcie pól magnetycznych magnesów trwałych przez całą grubość bloków cewek roboczych stojana oraz izolację przeciwstawnych pól magnetycznych sąsiadujących ze sobą tarcz rotora. Zadaniem tych blach jest rozdział przeciwstawnych pól magnetycznych pochodzących od magnesów trwałych zamontowanych na sąsiadujących tarczach rotora, a jednocześnie przyciąganie tych pól magnetycznych tak, by przenikały równomiernie przez wszystkie cewki robocze stojana.In further embodiments, the generator described in the examples above has, mounted to the stator housing 2, between the adjacent sets 14 of the stator working coils closest to the center of the distance between the rotor disks 1, a set of transformer plates 6 separating the magnetic fields of adjacent rotor disks 1 provided with openings 17 of the shape corresponding to the inner contour of the blocks 3 of the stator working coils, located in a position corresponding to the position of the blocks 3 of the stator working coils. the set of transformer plates 6 separating the magnetic fields of adjacent rotor discs 1 is in the form of a disc, the outer and inner contours of which correspond respectively to the outer and inner contours of the set 14 of the stator working coil blocks 3, which is shown in Fig. 19. In this way, the flux of magnetic fields is mutually separated are repulsive, which induces an electric current in the coils and at the same time attracts these fields so that they pass evenly through all the coils in which the electric current is induced. Additionally, on both sides of the set of transformer sheets 6 separating the magnetic fields of the neighboring discs 1 of the rotor, ferromagnetic core shields 5 made of transformer sheets of appropriate thickness are mounted to the stator casing 2, provided with openings 18 of a shape corresponding to the inner outline of blocks of 3 working coils of the stator, located in a position corresponding to the position of the blocks 3 of the stator working coils, as shown in Fig. 20. The layers of the sheets of these cores arranged radially on the omnidirectional surface of the stator cause the magnetic fields of the permanent magnets to be attracted through the entire thickness of the stator working coil blocks and the opposing magnetic fields of the adjacent discs to be insulated rotor. The task of these plates is to separate the opposing magnetic fields from the permanent magnets mounted on the adjacent rotor disks, and at the same time to attract these magnetic fields so that they pass evenly through all the stator working coils.
Tarcze rdzeni ferromagnetycznych wykonane z blach transformatorowych o odpowiedniej grubości usytuowane w dookólnej przestrzeni pomiędzy dwoma tarczami 1 rotora i wypełniające tę przestrzeń na całej odległości pomiędzy tymi tarczami 1 rotora, tworzą z rdzeniami ferromagnetycznymi swego rodzaju wnęki dla cewek roboczych stojana i jednocześnie korytarze dla strumieni magnetycznych cewek roboczych stojana i magnesów trwałych rotora, zamykając w ten sposób drogę strumieni magnetycznych dodatkowo poprzez magnesy rotora, po obu stronach zestawu blach transformatorowych 6 separujących pola magnetyczne sąsiadujących tarcz 1 rotora, co powoduje wzajemne wzmacnianie się przeciwstawnych pól magnetycznych oraz jednoczesne osłabianie hamującego wpływu przeciwstawnych pól magnetycznych pomiędzy sąsiednimi cewkami roboczymi, a polami magnetycznymi magnesów trwałych rotora. Takie usytuowanie cewek roboczych i blach transformatorowych pod uzwojeniami bloków uzwojeń stojana, a także wzdłuż wewnętrznych i zewnętrznych krawędzi cewek, powoduje silniejszy oraz równomierny wpływ pola magnetycznego magnesów trwałych na indukowanie siły elektromotorycznej we wszystkich cewkach roboczych i wygenerowanie większej energii elektrycznej przez generator, przy jednoczesnym zminimalizowaniu hamującego oddziaływania pól magnetycznych cewek roboczych i magnesów trwałych, co wydatnie przyczynia się do zwiększenia generowanego prądu lub napięcia i znacznego zwiększenia sprawności generatora.Discs of ferromagnetic cores made of transformer sheets of appropriate thickness, located in the omnidirectional space between two disks 1 of the rotor and filling this space along the entire distance between these disks 1 of the rotor, together with ferromagnetic cores create a kind of cavities for the stator working coils and at the same time corridors for magnetic fluxes of the coils working stator and rotor permanent magnets, thus closing the path of magnetic fluxes additionally through rotor magnets, on both sides of the set of transformer plates 6 separating the magnetic fields of adjacent rotor discs 1, which causes mutual strengthening of opposing magnetic fields and simultaneous weakening of the inhibitory effect of opposing magnetic fields between the adjacent working coils and the magnetic fields of the rotor's permanent magnets. Such positioning of the working coils and transformer plates under the windings of the stator winding blocks, as well as along the inner and outer edges of the coils, results in a stronger and even influence of the magnetic field of permanent magnets on the induction of electromotive force in all working coils and the generation of more electricity by the generator, while minimizing the inhibitory effect of the magnetic fields of the working coils and permanent magnets, which significantly increases the generated current or voltage and significantly increases the efficiency of the generator.
PL 232 872 B1PL 232 872 B1
W kolejnych przykładach wykonania wynalazku, prądnica opisana w przykładach powyżej, zaopatrzona jest w bloki rezonansowe zawierające kondensatory prądu przemiennego, które połączone są odpowiednio z cewkami bloków 3 cewek roboczych stojana tak, by w cewkach tych wzbudzić rezonans elektryczny szeregowy albo równoległy, pierwszego stopnia, korzystnie o tej samej wartości częstotliwości. Dodatkowo bloki rezonansowe oraz bloki 3 cewek roboczych stojana danego zespołu 14 cewek roboczych stojana połączone są z analogicznymi blokami rezonansowymi i blokami 3 cewek roboczych stojana innego zespołu 14 cewek roboczych stojana oraz z tranzystorami kluczującymi mocy, elektroniką sterującą oraz modułami przekształtnikowymi mocy, modułem akumulacji energii i zewnętrznym odbiornikiem tak, że w tych cewkach roboczych wzbudzany jest rezonans elektryczny drugiego stopnia. Wzbudzane częstotliwości drugiego stopnia są sobie równe i co najmniej dziesięciokrotnie wyższe od wzbudzanych częstotliwości rezonansowych pierwszego stopnia. Rezonans drugiego stopnia wywołany poprzez naprzemienne kluczowanie obciążeniem sprzężonych magnetycznie (sparowanych) cewek 3.4 i 3.5 zespołu 14 cewek roboczych stojana z odpowiednimi cewkami 3.4 i 3.5 innego zespołu 14 cewek roboczych stojana usytuowanego symetrycznie po drugiej stronie zestawu blach transformatorowych 6 separujących pola magnetyczne sąsiadujących tarcz 1 rotora, wywołuje w tych cewkach kontrolowane przepięcia i kumulację energii elektrycznej powodując wygenerowanie znacznie większej energii elektrycznej przy jednoczesnym braku powstawania hamującej siły rotora 1, gdyż podczas obrotu rotora 1 odpowiadającego jednemu okresowi rezonansu pierwszego stopnia, cewki robocze 3.4 i 3.5 poddane rezonansowi drugiego stopnia wytwarzają naprzemiennie przeciwstawne pola magnetyczne, których polaryzacja zmienia się co najmniej dziesięć razy szybciej w stosunku do zmiany pola magnetycznego rezonansu pierwszego stopnia powodując, że suma tych wektorów pola magnetycznego jest bliska zeru.In further embodiments of the invention, the generator described in the examples above is provided with resonant blocks containing AC capacitors, which are respectively connected to the coils of the blocks 3 of the stator working coils so as to induce a series or parallel electrical resonance of the first stage in these coils, preferably with the same frequency value. In addition, the resonant blocks and blocks of 3 stator working coils of a given set of 14 stator working coils are connected with analogous resonance blocks and blocks of 3 stator working coils of another set of 14 stator working coils and with power keying transistors, control electronics and power converter modules, energy accumulation module and an external receiver such that a second degree electrical resonance is induced in these working coils. The excited second stage frequencies are equal to each other and at least ten times higher than the excited first stage resonant frequencies. Second stage resonance caused by alternating load keying of magnetically coupled (paired) coils 3.4 and 3.5 of a set of 14 stator working coils with corresponding coils 3.4 and 3.5 of another set of 14 stator working coils located symmetrically on the other side of a set of transformer plates 6 separating magnetic fields of adjacent discs of 1 rotor causes controlled overvoltages and accumulation of electric energy in these coils, generating much more electric energy without the braking force of rotor 1, because during rotation of rotor 1 corresponding to one period of first-stage resonance, the working coils 3.4 and 3.5 subjected to the second stage resonance produce alternately opposing magnetic fields whose polarization changes at least ten times faster than the change in the first degree resonance magnetic field, bringing the sum of these magnetic field vectors close to zero.
We wszystkich wykonaniach wynalazku ilość zwojów cewek roboczych stojana usytuowanych pomiędzy jedną tarczą 1 rotora a pierwszą połową odległości do sąsiedniej tarczy 1 rotora jest taka sama jak ilość zwojów cewek roboczych stojana usytuowanych pomiędzy drugą tarczą 1 rotora a drugą połową wspomnianej odległości.In all the embodiments of the invention, the number of turns of the stator work coils positioned between one rotor disc 1 and the first half of the distance to the adjacent rotor disc 1 is the same as the number of turns of the stator work coils positioned between the second rotor disc 1 and the second half of said distance.
Siła elektromotoryczna rotacji wytwarzana jest w zmiennym strumieniu pól magnetycznych wzajemnie się odpychających w którym wszystkie nieruchome cewki w których indukuje się prąd elektryczny pracują synchronicznie w jednej fazie, przy czym w sąsiadujących ze sobą cewkach indukowany w nich prąd elektryczny generuje przeciwstawne pola magnetyczne.The electromotive force of rotation is generated in an alternating stream of mutually repulsive magnetic fields, in which all stationary coils in which the electric current is induced work synchronously in one phase, while in the adjacent coils, the electric current induced in them generates opposing magnetic fields.
Poniżej dla przykładu opisano dwie sekcje uzwojeń prądnicy i zestaw trzech tarcz z magnesami trwałymi wraz z zaznaczonymi kierunkami pól magnetycznych:Below, for example, two sections of the generator windings and a set of three permanent magnet discs with the magnetic fields directions marked:
<=tarcza N/S<= cewki stojana =>tarcza S/N=> cewki stojana <=tarcza N/S<= gdzie symbole: => i <= oznaczają kierunki polaryzacji pola magnetycznego.<= N / S disc <= stator coils => S / N disc => stator coils <= N / S disc <= where the symbols: => and <= indicate the directions of the magnetic field polarization.
Polaryzacja pól magnetycznych magnesów wirującego rotora generuje w cewkach roboczych stojana prąd elektryczny, którego przepływ indukuje pola magnetyczne o przeciwstawnych zwrotach w stosunku do pól magnetycznych magnesów, które wygenerowały przepływ danego prądu.The polarization of the magnetic fields of the rotating rotor's magnets generates an electric current in the stator's working coils, the flow of which induces magnetic fields of opposite directions to the magnetic fields of the magnets that generated the current flow.
W dotychczas znanych prądnicach wytwarzana energia elektryczna oraz pola magnetyczne rotora i stojana powodują efekt hamowania prądnicy. W przypadku prądnicy według niniejszego wynalazku sytuacja jest inna. Nie dość, że zjawisko wyhamowywania prądnicy jest znacznie zminimalizowane, to dodatkowo występuje zjawisko zwiększenia wygenerowanego prądu lub napięcia.In the so far known generators, the generated electricity and the magnetic fields of the rotor and stator cause the generator braking effect. The situation is different for the generator of the present invention. Not only is the generator braking effect significantly minimized, but also the generated current or voltage increases.
Poniżej dla przykładu przedstawiono kierunki pól magnetycznych magnesów trwałych oraz kierunki wyindukowanych pól magnetycznych bloków cewek roboczych stojana zawierających po dwie cewki umieszczone pomiędzy każdymi sąsiednimi tarczami rotora:Below, for example, the directions of the magnetic fields of permanent magnets and the directions of the induced magnetic fields of the blocks of the stator working coils containing two coils placed between each adjacent rotor disk:
<=N/S1<= =>cewka1=> <=cewka2<= =>S/N2=> <=cewka3<= =>cewka4=> <=N/S3 <= N / S 1 <= => coil 1 =><= coil 2 <= => S / N 2 =><= coil 3 <= => coil 4 =><= N / S 3
Oddziaływanie magnesu nr 1 (N/S1) generuje w cewce nr 1 (cewka1) przeciwstawne pole magnetyczne w stosunku do pola magnetycznego N/S1, co jest powszechnie znanym zjawiskiem. Analogiczna sytuacja zachodzi dla zestawów par: cewka2 - S/N2, S/N2 - cewka3 oraz cewka4 - N/S3.The interaction of the magnet no. 1 (N / S 1 ) generates in the coil no. 1 (coil 1 ) an opposing magnetic field to the magnetic field N / S 1 , which is a well-known phenomenon. The same applies to the sets of pairs: coil 2 - S / N 2 , S / N 2 - coil 3 and coil 4 - N / S 3 .
Oddziaływanie pól magnetycznych par N/S1 - cewka1 i cewka2 - S/N2, wywołuje przeciwstawne pola magnetyczne pomiędzy cewkami nr 1 i nr 2 (cewka1 i cewka2), gdzie średnia wartość natężenia pól magnetycznych dla obu tych cewek jest bliska zeru (wektory pól magnetycznych wzajemnie sięThe influence of the magnetic fields of the N / S 1 pairs - coil 1 and 2 - S / N 2 , causes opposing magnetic fields between the coils No. 1 and No. 2 (coil 1 and coil 2 ), where the average value of the magnetic field strength for both these coils is close to zero (vectors of magnetic fields each other
PL 232 872 B1 znoszą) co powoduje, że hamujący wpływ w stosunku do obracających się tarcz rotora z magnesami N/S1 i S/N2 zostanie zminimalizowany prawie do zera. Ponadto jak można zauważyć, pola magnetyczne wygenerowane przez parę N/S1 i cewka2 posiadają ten sam zwrot pola magnetycznego, przez co następuje ich zsumowanie i wspólne silniejsze oddziaływanie na znajdującą się pomiędzy nimi cewkę nr 1 (cewka1), w wyniku czego w cewce nr 1 (cewka1) indukowany jest znacznie większy prąd elektryczny.Due to the fact that the inhibitory effect on the rotating discs of the rotor with magnets N / S 1 and S / N 2 will be minimized almost to zero. Moreover, as can be seen, the magnetic fields generated by the N / S 1 pair and the coil 2 have the same sense of the magnetic field, so that they are summed up and jointly more strongly influenced on the coil No. 1 (coil 1 ) located between them, as a result of which In coil 1 (coil 1 ), a much larger electric current is induced.
Analogiczne oddziaływanie występuje dla cewki nr 2 (cewka2), w przypadku której istnieje oddziaływanie pól magnetycznych pary cewka1 i S/N2 posiadających ten sam zwrot pola magnetycznego, przez co następuje zsumowanie tych pól magnetycznych i wspólne silniejsze oddziaływanie na znajdującą się między nimi cewkę nr 2 (cewka2), w wyniku czego w cewce nr 2 (cewka2) indukowany jest znacznie większy prąd elektryczny. Jak z powyższego opisu wynika, zachodzi tu zjawisko naprzemiennego i wielokrotnego zwiększania generowanej energii elektrycznej w obu cewkach nr 1 i nr 2 jednocześnie, powodując znaczne zwiększenie sprawności prądnicy.A similar interaction occurs for coil 2 (coil 2 ), where there is an interaction of the magnetic fields of the coil1 and S / N 2 pair having the same sense of the magnetic field, which results in summing these magnetic fields and a stronger interaction on the coil between them 2 (coil 2 ), as a result of which a much greater electric current is induced in coil 2 (coil 2 ). As it can be seen from the above description, the phenomenon of alternating and multiple increases of electric energy generated in both coils No. 1 and No. 2 takes place simultaneously, resulting in a significant increase in the efficiency of the generator.
Opisany powyżej sposób działania prądnicy, potwierdza powstawanie zjawiska zwiększenia prądu lub napięcia w obu sprzężonych magnetycznie cewkach nr 1 i nr 2, a także analogicznie we wszystkich następnych parach cewek nr 3 i nr 4 oraz we wszystkich kolejnych znajdujących się parach cewek w stojanie, a także w innych modułach cewek i innych sekcjach jeżeli są zastosowane. Należy także zaznaczyć, że oprócz występowania zjawiska zwiększenia prądu lub napięcia, rotor prądnicy nie jest wyhamowywany z powodu wzajemnego znoszenia się wektorów pól magnetycznych wszystkich par cewek stojana i całej prądnicy.The above-described method of operation of the generator confirms the occurrence of the phenomenon of increasing the current or voltage in both magnetically coupled coils No. 1 and No. 2, and similarly in all subsequent pairs of coils No. 3 and No. 4 and in all subsequent pairs of coils in the stator, as well as on other coil modules and other sections, if used. It should also be noted that, apart from the phenomenon of increasing the current or voltage, the generator rotor is not decelerated due to the mutual cancellation of the magnetic field vectors of all pairs of stator coils and the entire generator.
Stwierdzono, że w działającym prototypowym urządzeniu prądnicy ilość generowanej energii elektrycznej, powoduje zaledwie minimalny wzrost obciążenia silnika napędzającego tę prądnicę.It was found that in the working prototype generator device, the amount of generated electricity causes only a minimal increase in the load of the engine driving this generator.
W celu zwiększenia efektu wzrostu prądu lub napięcia, opisana w powyższych przykładach prądnica, zaopatrzona jest w bloki rezonansowe zawierające kondensatory prądu przemiennego, które połączone są odpowiednio z cewkami bloków cewek roboczych stojana tak, by w cewkach tych wzbudzić rezonans elektryczny szeregowy albo równoległy, pierwszego stopnia. Rezonans ten uzależniony jest od liczby uzwojeń i magnesów rotora, a także prędkości obrotowej rotora prądnicy. Stwierdzono, że dla zastosowanych elementów w prototypie prądnicy korzystnie jest aby rezonans pierwszego stopnia wahał się w granicach od 600 do 800 Hz. Dodatkowo bloki rezonansowe oraz cewki bloków 3 cewek roboczych stojana połączone są odpowiednio z tranzystorami kluczującymi tak, by w cewkach wzbudzić rezonans elektryczny drugiego stopnia, przy czym korzystnie jest jeśli częstotliwość rezonansu drugiego stopnia jest co najmniej dziesięciokrotnie większa od częstotliwości rezonansu pierwszego stopnia. Uzwojenia bloków sparowanych cewek 3.4 i 3.5 (fig. 6) roboczych zespołu 14 cewek roboczych stojana z odpowiednimi cewkami 3.4 i 3.5 innego zespołu 14 cewek roboczych stojana usytuowanego symetrycznie po drugiej stronie zestawu blach transformatorowych 6 separujących pola magnetyczne sąsiadujących tarcz 1 rotora, są naprzemiennie obciążane podczas rezonansu drugiego stopnia, gdzie indukowana jest energia elektryczna z wykorzystaniem magnesów trwałych oraz z wykorzystaniem rezonansu pierwszego stopnia.In order to increase the effect of the increase in current or voltage, the generator described in the above examples is provided with resonant blocks containing alternating current capacitors, which are respectively connected to the coils of the stator working coil blocks so as to induce a series or parallel electrical resonance of the first stage in these coils. . This resonance depends on the number of rotor windings and magnets, as well as the rotational speed of the generator's rotor. It has been found that for the components used in the generator prototype, it is advantageous for the first stage resonance to vary from 600 to 800 Hz. In addition, the resonant blocks and the coils of the blocks 3 of the stator working coils are respectively connected to the keying transistors so as to induce a second-stage electrical resonance in the coils, preferably the second-stage resonance frequency is at least ten times greater than the first-stage resonance frequency. The windings of the blocks of the paired coils 3.4 and 3.5 (Fig. 6) of the set 14 of the stator working coils with the respective coils 3.4 and 3.5 of another set of 14 working coils of the stator located symmetrically on the other side of the set of transformer plates 6 separating the magnetic fields of adjacent rotor discs 1 are alternately loaded during the second stage resonance, where electricity is induced with the use of permanent magnets and with the use of first degree resonance.
Sparowane uzwojenia sprzężone magnetycznie, generują dodatkowy prądu lub napięcie w naprzemiennie nieobciążonych w danej chwili cewkach roboczych powodując kontrolowane przepięcia i wzrost wzajemnie generowanej energii podczas ich kolejnego cyklu obciążania.Paired magnetically coupled windings generate additional current or voltage in alternately unloaded working coils at the moment, causing controlled overvoltages and an increase in mutually generated energy during their next load cycle.
Stwierdzono, że korzystnie jest aby częstotliwość rezonansu drugiego stopnia była większa co najmniej dziesięć razy od rezonansu pierwszego stopnia.It has been found advantageous that the second degree resonance frequency is at least ten times greater than the first degree resonance.
Generator opisany powyżej w przykładach wykonania, zaopatrzony jest dodatkowo w zespół napędowy, moduł elektroniki sterującej, moduł elektroniki pomiarowej, moduł przekształtnikowy mocy, moduł akumulacji energii oraz dołączony zewnętrzny odbiornik, których połączenia mechaniczne, tory sygnałów pomiarowego i sterującego oraz magistrali mocy przedstawiono przykładowo na fig. 23 do fig. 26. W jednym wykonaniu, moduł akumulacji energii jest modułem odrębnym co zilustrowano na fig. 25 i fig. 26 a w innym wykonaniu moduł przekształtnikowy mocy zawiera wewnętrzny moduł akumulacji energii, co ilustruje fig. 23 i fig. 24.The generator described above in the exemplary embodiments is additionally provided with a drive unit, a control electronics module, a measuring electronics module, a power converter module, an energy accumulation module and an attached external receiver, the mechanical connections of which, the measuring and control signal paths and the power bus are shown, for example, in Fig. 23 to 26. In one embodiment, the energy storage module is a discrete module as shown in Figs. 25 and Fig. 26, and in another embodiment, the power converter module includes an internal energy storage module as illustrated in Figs. 23 and 24.
Zespół napędowy generatora może być zasilany energią ze źródła zewnętrznego albo wygenerowaną energią elektryczną z prądnicy generatora i energią zgromadzoną w module akumulacji energii. W przypadku użycia wewnętrznego źródła napędu prądnicy, zewnętrzne tarcze skrajnych sekcji prądnicy, patrząc od strony ich zewnętrznych pól magnetycznych magnesów trwałych, nie wykorzystywanych przez prądnicę do generowania energii elektrycznej, mogą być wykorzystywane do napęduThe drive unit of the generator can be supplied with energy from an external source or generated electricity from the generator's generator and energy stored in the energy storage module. Where an internal generator prime mover is used, the outer plates of the extreme sections of the generator, seen from the side of their external magnetic fields of permanent magnets not used by the generator to generate electricity, may be used for propulsion
PL 232 872 B1 rotora prądnicy, poprzez zastosowanie wewnętrznych zespołów napędowych działających jako neodymowe silniki prądu przemiennego.Generator rotor by the use of internal drive units acting as neodymium AC motors.
Wytwarzana przez generator energia może być gromadzona w wewnętrznym module akumulacji energii i może wspomagać wewnętrzny układ napędowy prądnicy. Generator może działać autonomicznie i zasilać wewnętrzny układ napędowy całkowicie z wewnętrznego źródła zasilania do czasu wyczerpania energii elektrycznej zgromadzonej w wewnętrznym module akumulacji energii oraz energii elektrycznej wygenerowanej przez prądnicę.The energy generated by the generator may be stored in an internal energy storage module and may support the internal drive system of the generator. The generator can operate autonomously and supply the internal propulsion system entirely from the internal power source until the electricity stored in the internal energy accumulation module and the electricity generated by the generator are exhausted.
Claims (32)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PL420221A PL232872B1 (en) | 2017-01-17 | 2017-01-17 | Method for generation of the alternating current electrical energy and the high-efficiency electrical energy generator for the application of this method |
PCT/PL2018/000005 WO2018135956A1 (en) | 2017-01-17 | 2018-01-15 | Method of generating alternating current electric energy and electric generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PL420221A PL232872B1 (en) | 2017-01-17 | 2017-01-17 | Method for generation of the alternating current electrical energy and the high-efficiency electrical energy generator for the application of this method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
PL420221A1 PL420221A1 (en) | 2018-07-30 |
PL232872B1 true PL232872B1 (en) | 2019-08-30 |
Family
ID=61168149
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PL420221A PL232872B1 (en) | 2017-01-17 | 2017-01-17 | Method for generation of the alternating current electrical energy and the high-efficiency electrical energy generator for the application of this method |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
PL (1) | PL232872B1 (en) |
WO (1) | WO2018135956A1 (en) |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003049272A2 (en) * | 2001-12-04 | 2003-06-12 | A.V.Mapa L.T.D. | A method and system for generating an electrical energy |
JP4470037B2 (en) * | 2004-03-03 | 2010-06-02 | 株式会社エクォス・リサーチ | Axial gap rotating electric machine |
CN201937415U (en) | 2011-03-05 | 2011-08-17 | 杨学勤 | Efficient multi-rotor multi-stator interactive generator |
US20150084467A1 (en) | 2013-09-26 | 2015-03-26 | Tewari Paramahamsa | Reduced Reaction Rotary Alternating Current Generator |
-
2017
- 2017-01-17 PL PL420221A patent/PL232872B1/en unknown
-
2018
- 2018-01-15 WO PCT/PL2018/000005 patent/WO2018135956A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2018135956A1 (en) | 2018-07-26 |
PL420221A1 (en) | 2018-07-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20220190661A1 (en) | Dc electric motor/generator with enhanced permanent magnet flux densities | |
US11309778B2 (en) | Multi-tunnel electric motor/generator | |
US11784523B2 (en) | Multi-tunnel electric motor/generator | |
US10476362B2 (en) | Multi-tunnel electric motor/generator segment | |
CN107710569B (en) | Improved multi-channel electric motor/generator | |
US8232689B2 (en) | Electromagnetic machines | |
US20150137647A1 (en) | Brushless electric motor/generator | |
US10284029B2 (en) | Brushed electric motor/generator | |
CN111049288B (en) | Surrounding type winding magnetic flux modulation stator structure | |
CN111181262B (en) | Stator structure using built-in magnetic flux modulation ring of winding | |
KR20200024125A (en) | High flux discontinuous stator electrical appliance | |
RU2599056C1 (en) | High-speed multi-phase synchronous generator | |
PL232872B1 (en) | Method for generation of the alternating current electrical energy and the high-efficiency electrical energy generator for the application of this method | |
RU214309U1 (en) | Motor stator design | |
US20230412023A1 (en) | Multi-tunnel electric motor/generator | |
RU2141158C1 (en) | Face-mounted permanent-magnet torque motor | |
KR20000063730A (en) | Absolute dc motor |