PL238722B1

PL238722B1 - DC-AC converter

Info

Publication number: PL238722B1
Application number: PL430679A
Authority: PL
Inventors: Jakub Sikorski
Original assignee: Politechnika Lodzka
Priority date: 2019-07-24
Filing date: 2019-07-24
Publication date: 2021-09-27
Also published as: PL430679A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest przetwornica prądu stałego na prąd przemienny.The subject of the invention is a DC to AC converter.

Znana jest przetwornica elektromechaniczna, zbudowana z silnika elektrycznego prądu stałego i prądnicy prądu przemiennego umieszczonych współosiowo i połączonych sprzęgłem lub umieszczonych obok siebie i połączonych przekładnią. Urządzenie takie po zasileniu silnika umożliwia uzyskanie prądu przemiennego z prądnicy.An electromechanical converter is known, consisting of a DC electric motor and an AC generator arranged coaxially and connected by a clutch or placed side by side and connected by a transmission. Such a device, after supplying the engine, enables obtaining alternating current from the generator.

Znana jest także przetwornica elektroniczna, zawierająca układ elektroniczny zamieniający prąd stały na prąd przemienny oraz transformator podnoszący napięcie do wartości oczekiwanej do dalszego zasilania urządzeń.An electronic converter is also known, containing an electronic circuit that converts direct current into alternating current and a transformer that raises the voltage to the value expected to continue powering the devices.

Rozwiązania konstrukcyjne opisane powyżej pozwalają na zamianę prądu stałego na prąd przemienny. Są to jednak urządzenia skomplikowane a w przypadku przetwornicy elektronicznej wrażliwe na przeciążenia. Dodatkowo w przypadku przetwornicy elektronicznej bardzo często prąd przemienny przez nią generowany ma przebieg prostokątny zamiast sinusoidalnego co jest szkodliwe dla zasilanych nim urządzeń.The design solutions described above allow the conversion of direct current to alternating current. However, these are complex devices and, in the case of an electronic converter, they are sensitive to overload. In addition, in the case of an electronic converter, very often the alternating current generated by it has a square wave instead of a sinusoidal one, which is detrimental to the devices it supplies.

Z opisu patentowego RU2159005 C1 jest znany przetwornik prądu stałego na prąd przemienny, zawierający obwód magnetyczny z uzwojeniem prądu stałego i uzwojeniem prądu przemiennego, wirnik o niejednorodnych częściach przewodnictwa magnetycznego, napęd charakteryzujący się tym, że każdy z co najmniej dwóch obwodów magnetycznych ma uzwojenie pierwotne prądu stałego i wspólne uzwojenie wtórne prądu przemiennego, podczas gdy uzwojenia pierwotne wzbudzają wielokierunkowe strumienie magnetyczne w obwodach magnetycznych, sekcje z nierównomiernymi przewodami wirnika znajdują się między biegunami każdej pary biegunów każdego obwodu magnetycznego.Patent description RU2159005 C1 discloses a direct current to alternating current converter comprising a magnetic circuit with a direct current winding and an alternating current winding, a rotor with non-uniform parts of magnetic conductivity, a drive characterized in that each of at least two magnetic circuits has a primary current winding DC and common AC secondary windings, while the primary windings induce multidirectional magnetic fluxes in magnetic circuits, sections with non-uniform rotor conductors are located between the poles of each pole pair of each magnetic circuit.

Celem wynalazku jest opracowanie przetwornicy prądu stałego na prąd przemienny pozbawionej opisanych powyżej niedogodności znanych przetwornic.The object of the invention is to provide a direct current to alternating current converter without the above-described disadvantages of known converters.

Istotą wynalazku jest przetwornica prądu stałego na prąd przemienny zawierająca korpus wyposażony w stojan oraz wirnik znamienny tym, że wirnik oparty na łożyskach tocznych zawiera co najmniej dwa, równomiernie rozmieszczone względem jego osi, magnesy stałe. Wewnątrz wirnika umieszczony jest wspornik ze stojanem wewnętrznym, przy czym położenie stojana wewnętrznego odpowiada pozycji magnesów stałych wirnika. Korpus wyposażony jest w szczotki, a na umieszczonej na wirniku izolowanej elektrycznie tulei znajdują się pierścienie ślizgowe oraz komutator, przy czym kolejne sekcje komutatora połączone są elektrycznie z odpowiednimi pierścieniami ślizgowymi, a kolejne szczotki są połączone elektrycznie z kolejnymi sekcjami stojana. Korzystnie wirnik wyposażony jest w kosz magnesów służący do utrzymywania magnesów stałych we właściwej pozycji.The essence of the invention is a DC to AC converter comprising a body equipped with a stator and a rotor, characterized in that the rotor based on rolling bearings contains at least two permanent magnets, uniformly spaced with respect to its axis. Inside the rotor there is a support with an internal stator, the position of the internal stator corresponding to the position of the permanent magnets of the rotor. The body is equipped with brushes, and on the electrically insulated sleeve placed on the rotor, there are slip rings and a commutator, with successive sections of the commutator electrically connected with appropriate slip rings, and successive brushes electrically connected with successive sections of the stator. Preferably, the rotor is equipped with a magnet basket to hold the permanent magnets in the correct position.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia przekrój wzdłużny mechanizmu w płaszczyźnie pionowej, Fig. 2 przekrój poprzeczny mechanizmu w płaszczyźnie pionowej, Fig. 3 wirnik z magnesami, izolowaną elektrycznie tuleją, pierścieniami ślizgowymi i komutatorem w widoku z boku, a Fig. 4 schemat połączeń elektrycznych urządzenia.The subject of the invention is shown in the embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows a longitudinal section of the mechanism in a vertical plane, Fig. 2 shows a cross section of the mechanism in a vertical plane, Fig. 3 a rotor with magnets, electrically insulated sleeve, slip rings and a commutator in a view from side, and Fig. 4 is an electrical wiring diagram of the device.

Urządzenie zbudowane jest z korpusu 1, w którym osadzone są pokrywa przednia 2 oraz pokrywa tylna 3 połączone rozłącznie z korpusem 1 za pomocą śrub 4. Wewnątrz korpusu 1 znajduje się stojan 5 oraz wirnik 6, na którym, w jego środkowej części, umieszczone są co najmniej dwa, równomiernie rozmieszczone względem osi wirnika 6, magnesy stałe 7, które utrzymywane są we właściwej pozycji za pomocą kosza magnesów 8.The device consists of a body 1 in which the front cover 2 and the rear cover 3 are mounted, which are detachably connected to the body 1 by means of screws 4. Inside the body 1 there is a stator 5 and a rotor 6, on which, in its central part, there are at least two permanent magnets 7, evenly spaced relative to the rotor axis 6, held in the correct position by a magnet basket 8.

Wirnik 6 połączony jest obrotowo z korpusem 1 za pomocą dwóch łożysk tocznych 9 umieszczonych centralnie w pokrywach przedniej 2 oraz tylniej 3, utrzymujących wirnik 6 we właściwej pozycji w korpusie 1 urządzenia. W centralnych otworach pokrywy przedniej 2 oraz tylniej 3 umieszczony jest wspornik stojana 10 połączony rozłącznie z pokrywą tylnią 3 za pomocą śrub 11. W środkowej części wspornika stojana 10 zamocowany jest stojan wewnętrzny 12.The rotor 6 is rotatably connected to the body 1 by means of two rolling bearings 9 located centrally in the front cover 2 and rear cover 3, which keep the rotor 6 in the correct position in the body 1 of the device. In the central openings of the front cover 2 and the rear cover 3, there is a stator bracket 10, detachably connected to the rear cover 3 by means of screws 11. In the central part of the stator bracket 10, an internal stator 12 is mounted.

Do korpusu 1 zamocowane są uchwyty szczotek 13 oraz 14, w których umieszczone są szczotki 15 oraz 16. Na wirniku 6 na izolowanej elektrycznie tulei 17 znajdują się pierścienie ślizgowe 18 oraz komutator 19. Kolejne sekcje komutatora 19 są połączone elektrycznie z odpowiednimi pierścieniami ślizgowymi 18 a kolejne szczotki 15 są połączone elektrycznie z odpowiednimi sekcjami stojana 5.Fastened to the body 1 are brush holders 13 and 14, in which brushes 15 and 16 are placed. On the rotor 6, on the electrically insulated sleeve 17 there are slip rings 18 and a commutator 19. The next sections of the commutator 19 are electrically connected with the respective slip rings 18 and further brushes 15 are electrically connected to the corresponding sections of the stator 5.

Doprowadzenie prądu stałego do szczotek 16 powoduje zasilenie komutatora 19 skąd prąd płynie do odpowiednich pierścieni ślizgowych 18 a następnie poprzez szczotki 15 do 5 odpowiednich sekcji stojana 5. Powoduje to wytworzenie w nim pola magnetycznego, które oddziałując na magnesy stałe 7 znajdujące się wirniku 6 powoduje jego obrót. Obroty wirnika 6 z magnesami stałymi 7 tworzą zmienneApplying direct current to the brushes 16 causes the commutator 19 to be energized, from which the current flows to the corresponding slip rings 18 and then through the brushes 15 to the appropriate sections of the stator 5. This causes the creation of a magnetic field in it, which, acting on the permanent magnets 7 located in the rotor 6, causes it to rotation. The rotation of the rotor 6 with permanent magnets 7 creates a variable

PL 238 722 B1 pole magnetyczne oddziałujące na stojan wewnętrzny 12 wytwarzając, w nim prąd przemienny. Częstotliwość, wygenerowanego prądu przemiennego jest zależna od ilości par uzwojeń stojana 12 oraz od prędkości wirowania wirnika 6.The magnetic field acting on the internal stator 12 produces an alternating current therein. The frequency of the generated alternating current depends on the number of pairs of stator windings 12 and the speed of rotation of the rotor 6.

Claims

1. A DC to AC converter comprising a body (1) equipped with a stator (5) and a rotor (6) characterized in that the rotor (6) based on rolling bearings (9) includes at least two, equally spaced with respect to its axis, permanent magnets (7), inside the rotor (6) there is a support (10) with an internal stator (12), the position of the internal stator (12) corresponds to the position of the permanent magnets (7) of the rotor (6), and the body (1) is is in the brushes (15, 16), and on the electrically insulated sleeve (17) placed on the rotor (6) there are slip rings (18) and a commutator (19), with successive sections of the commutator (19) electrically connected to the appropriate rings the sliding brushes (18), and the successive brushes (15) are electrically connected to the successive sections of the stator (5).

2. A converter according to claim A device as claimed in claim 1, characterized in that the rotor (6) is provided with a magnet basket (8) for holding the permanent magnets (7) in the correct position.