RO132797A2 - Electro-thermal generator with axial-flux permanent magnets - Google Patents
Electro-thermal generator with axial-flux permanent magnets Download PDFInfo
- Publication number
- RO132797A2 RO132797A2 ROA201700061A RO201700061A RO132797A2 RO 132797 A2 RO132797 A2 RO 132797A2 RO A201700061 A ROA201700061 A RO A201700061A RO 201700061 A RO201700061 A RO 201700061A RO 132797 A2 RO132797 A2 RO 132797A2
- Authority
- RO
- Romania
- Prior art keywords
- stator
- generator
- rotor
- permanent magnets
- coils
- Prior art date
Links
Landscapes
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Abstract
Description
DESCRIEREDESCRIPTION
Invenția se referă la un generator electrotermic cu magneți permanenți cu flux axial utilizat pentru conversia energiei mecanice de rotație în energie electrică și căldură.The invention relates to an electrothermal generator with permanent magnets with axial flow used for the conversion of the mechanical energy of rotation into electricity and heat.
Literatura de specialitate prezintă generatoare electrice cu flux magnetic axial destinate producerii energiei electrice prin conversiei energiei mecanice de rotație. Un exemplu de asemenea generator este prezentat în lucrarea: F. Marignetti, R. Di Stefano, Y. Coia, “Analysis of Axial Flux PM Machines Including Stator and Rotor Core Losses Proc. of the 34th IEEE Annual Conference of Industrial Electronics, (IECON 2008), pp. 2035 2040, 2008. în acest studiu se prezintă un generator cu flux magnetic axial utilizat pentru conversia energiei mecanice în electricitate.The specialized literature presents electric generators with axial magnetic flux intended for the production of electricity through the conversion of mechanical rotational energy. An example of such a generator is presented in the paper: F. Marignetti, R. Di Stefano, Y. Coia, “Analysis of Axial Flux PM Machines Including Stator and Rotor Core Losses Proc. of the 34 th IEEE Annual Conference of Industrial Electronics, (IECON 2008), pp. 2035 2040, 2008. This study presents an axial magnetic flux generator used for the conversion of mechanical energy into electricity.
Această soluție prezintă următoarele dezavantaje:This solution has the following disadvantages:
- Eficiență energetică relativ redusă (principalele categorii de pierderi fiind pierderile Joule din înfășurări, pierderile în fier, pierderile prin curenți turbionari în magneți, pierderile mecanice),- Relatively low energy efficiency (the main categories of losses being Joule losses from windings, losses in iron, losses through swirling currents in magnets, mechanical losses),
- Dimensiuni de gabarit relativ importante.- Relatively large dimensions.
Invenția, prin soluția tehnică propusă, înlătură dezavantajele soluției prezentate în lucrarea de mai sus prin aceea că o parte importantă a pierderilor disipate în mașină este recuperată prin cogenerare și transformată în energie termică utilă, generatorul electrotermic propus având un randamentul global al conversiei superior și dimensiuni de gabarit reduse.The invention, by the proposed technical solution, removes the disadvantages of the solution presented in the above work by the fact that an important part of the losses dissipated in the machine is recovered by cogeneration and transformed into useful thermal energy, the proposed electrothermal generator having an overall higher conversion efficiency and dimensions. reduced size.
Prin aplicarea invenției se obțin mai multe avantaje precum:By applying the invention, several advantages are obtained such as:
- Asigurarea unui proces de conversie a energiei mecanice de rotație în energie electrică și termică prin cogenerare, la un randament global (electric și termic) ridicat, superior generatoarelor electrice clasice;- Ensuring a process of converting the mechanical energy of rotation into electric and thermal energy through cogeneration, at a high overall efficiency (electrical and thermal), higher than the conventional electric generators;
- Dimensiuni de gabarit mai reduse întrucât solicitările electrice și magnetice pentru care se proiectează și realizează generatorul pot fi mult superioare generatoarelor electrice clasice;- Smaller dimensions of dimensions as the electrical and magnetic demands for which the generator is designed and realized can be much higher than the conventional electric generators;
- Densitate mare de energie pe unitatea de volum;- High energy density per volume unit;
- Soluția propusă se poate utiliza la sisteme eoliene integrate în clădiri eficiente energetic, eventual în combinație cu alte surse regenerabile de energie (ex. panouri solare termice, pompe de căldură, panouri fotovoltaice, etc.);- The proposed solution can be used in wind systems integrated in energy efficient buildings, possibly in combination with other renewable energy sources (eg solar thermal panels, heat pumps, photovoltaic panels, etc.);
- Costuri unitare reduse ale energiei furnizate (electrice și termice);- Low unit costs of the energy supplied (electric and thermal);
- Gestiune simplă și ieftină a energiei termice și electrice.- Simple and cheap management of heat and electricity.
a 2017 00061to 2017 00061
06/02/201702/06/2017
Se dă în continuare un exemplu nelimitativ în legătură cu figurile 1-5 care reprezintă:The following is a non-limiting example in relation to Figures 1-5 which represents:
- Figura 1, Schemă principială privind funcționarea generatorului electrotermic în calitate de convertor al energiei mecanice de rotație în energie electrică și căldură;- Figure 1, Main diagram regarding the operation of the electrothermal generator as a converter of the mechanical energy of rotation in electricity and heat;
- Figura 2, Părți componente ale generatorului electrotermic cu flux magnetic axial, fără evidențierea carcasei și a rășinii în care este înglobat statorul, respectiv fără evidențierea detaliilor privind cotele arborelui;- Figure 2, Component parts of the electrothermal generator with axial magnetic flux, without highlighting the housing and the resin in which the stator is embedded, respectively without highlighting the details regarding the shaft dimensions;
- Figura 3, Vedere 3D privind părțile componente ale generatorului electrotermic cu flux magnetic axial, fără evidențierea bobinelor statorice, a carcasei și a rășinii în care este înglobat statorul, respectiv fără evidențierea detaliilor privind cotele arborelui;- Figure 3, 3D view on the component parts of the electrothermal generator with axial magnetic flux, without highlighting the stator coils, the housing and the resin in which the stator is embedded, respectively without highlighting the details regarding the shaft dimensions;
- Figura 4, Secțiune axială prin generatorul electrotermic;- Figure 4, Axial section through the electrothermal generator;
- Figura 5, Vedere 2D a generatorului electrotermic.- Figure 5, 2D view of the electrothermal generator.
Generatorul ElectroTermic (GET) cu magneți permanenți cu flux axial permite conversia energiei mecanice de rotație în energie electrică și în căldură (Figura 1).The ElectroTermic generator (GET) with permanent axial flow magnets allows the conversion of the rotational mechanical energy into electricity and heat (Figure 1).
GET este alcătuit dintr-o parte fixă numită stator și una mobilă numită rotor, cele două părți fiind adăpostite de carcasa 9.The GET is composed of a fixed part called a stator and a movable part called a rotor, the two parts being housed by the housing 9.
Rotorul generatorului este alcătuit din două miezuri magnetice discoidale 1 realizate din oțel magnetic masiv, pe fiecare dintre ele fiind montată una sau mai multe perechi de magneți permanenți 2. Cele două miezuri magnetice discoidale 1 sunt fixate între ele prin intermediul unor șuruburi 14, respectiv fixate față de arborele 5 realizat din oțel, toate aceste componente rotindu-se solidar sub acțiunea energiei mecanice de rotație. Magneții permanenți 2 sunt magnetizați alternativ (succesiune alternativă de tip Nord-Sud-Nord-Sud) în direcție axială.The generator rotor is composed of two discoidal magnetic cores 1 made of solid magnetic steel, one or more pairs of permanent magnets being mounted on each of them 2. The two discoidal magnetic cores 1 are fixed to each other by means of screws 14, respectively fixed. compared to shaft 5 made of steel, all these components rotating in solidarity under the action of mechanical rotational energy. Permanent magnets 2 are magnetized alternately (alternating sequence of North-South-North-South type) in axial direction.
Statorul generatorului (partea fixă) este alcătuit dintr-o țeavă de formă toroidală 3 realizată din oțel magnetic, în jurul căreia se dispun bobinele 4, bobinele și țeava statorică fiind înglobate într-o rășină epoxidică 11. Bobinele 4 sunt realizate din conductor subțire izolat si sunt conectate înThe generator stator (fixed part) is made of a toroidal tube 3 made of magnetic steel, around which the coils 4 are arranged, the coils and the stator tube being embedded in an epoxy resin 11. The coils 4 are made of insulated thin conductor. and are connected in
9 serie/paralel și pot forma un sistem de înfășurări monofazat, bifazat, trifazat sau polifazat (în funcție de numărul de faze ales). Energia electrică produsă de generator este transmisă către sarcină prin cablurile 15 la care sunt racordate capetele înfășurărilor generatorului.9 series / parallel and can form a single-phase, two-phase, three-phase or polyphase winding system (depending on the number of phases chosen). The electricity produced by the generator is transmitted to the load through the cables 15 to which the ends of the windings of the generator are connected.
Prin țeava din oțel magnetic 3 circulă agentul termic 6 care pătrunde sub presiune (prin pompare) în circuit în stare rece prin orificiul 7 și iese din circuit în stare caldă prin orificiul 8 (Figura 2).Through the magnetic steel pipe 3 circulates the thermal agent 6 which enters under pressure (by pumping) in the cold state circuit through the hole 7 and exits the hot state circuit through the hole 8 (Figure 2).
în urma rotației magneților permanenți 2 care se mișcă solidar cu miezurile magnetice 1 și cu arborele 5 se produce un câmp magnetic învârtitor care determină apariția unor tensiuni induse în bobinele 4 ale a 2017 00061following the rotation of the permanent magnets 2 which move in solidarity with the magnetic cores 1 and the shaft 5, a rotating magnetic field is produced which determines the occurrence of induced voltages in the coils 4 of the 2017 00061
06/02/2017 statorului, întocmai ca în cazul unui generator electric sincron cu flux06/02/2017 to the stator, just like in the case of a synchronous electric generator with flow
Λ magnetic axial care va produce energie electrică utilă. In același timp câmpul magnetic învârtitor va determina apariția unor curenți induși în pereții țevii 3, care prin efect Joule, va determina încălzirea acesteia. O mare parte din căldura dezvoltată ca urmare a pierderilor prin curenți turbionari și prin histerezis în țeava 3, respectiv o mare parte din pierderile Joule disipate în bobinele 4 ca urmare a trecerii curentului electric prin conductoare vor fi preluate prin convecție forțată de către agentul termic 6 ce parcurge țeava 3.Λ axial magnetic that will produce useful electrical energy. At the same time the rotating magnetic field will determine the occurrence of induced currents in the walls of pipe 3, which by Joule effect will determine its heating. Much of the heat developed as a result of losses through turbulent currents and hysteresis in pipe 3, respectively a large part of Joule losses dissipated in coils 4 as a result of the passage of electric current through conductors will be taken by forced convection by the heat agent 6 what goes through the pipe 3.
Statorul GET este fixat în interiorul carcasei 9 alcătuită din două părți fixate cu ajutorul urechilor de prindere 12 strânse prin șuruburile 13 (Figura 4 și Figura 5). Carcasa este centrată pe arborele 5 prin intermediul lagărelor cu bile sau role 10 (Figura 4).The GET stator is fixed inside the housing 9, made up of two parts fixed by means of the clamping ears 12, fastened by the screws 13 (Figure 4 and Figure 5). The housing is centered on the shaft 5 by ball or roller bearings 10 (Figure 4).
Debitul agentului termic lichid 6 trebuie controlat așa încât temperatura acestuia să fie păstrată între anumite limite care să împiedice supraîncălzirea generatorului ce poate afecta sistemul de izolație și poate demagnetiza ireversibil magneții permanenți 2. Căldura preluată de agentul termic 6 și evacuată prin orificiul 8 va fi utilizată în alte scopuri utile precum preîncălzirea apei menajere, încălzirea incintelor etc.The flow rate of the liquid thermal agent 6 must be controlled so that its temperature is kept within certain limits that prevent the generator from overheating which can affect the insulation system and can irreversibly demagnetize the permanent magnet 2. The heat taken by the thermal agent 6 and discharged through the hole 8 will be used for other useful purposes such as preheating of domestic water, heating of premises, etc.
Prin răcirea forțată asigurată de agentul termic solicitările electrice și magnetice (densitatea de curent din bobinele statorice 4 și inducția magnetică în țeava statorică 3) pentru care se proiectează și realizează GET pot fi sensibil mai mari decât la generatoarele electrice obișnuite cu flux axial cu magneți permanenți, rezultând astfel o construcție a mașinii mai compactă. De asemenea, prin recuperarea unei părți importante din pierderile Joule și din pierderile în fier prin intermediul agentului termic 6, eficiența energetică a GET va fi superioară mașinilor clasice.By the forced cooling provided by the thermal agent the electrical and magnetic demands (the current density in the stator coils 4 and the magnetic induction in the stator tube 3) for which the GET is designed and realized can be significantly higher than in the usual electric generators with axial flow with permanent magnets. , resulting in a more compact machine construction. Also, by recovering a large part of the Joule losses and the iron losses through the heat agent 6, the energy efficiency of the GET will be superior to the classic cars.
Configurația GET poate îmbrăca mai multe variante constructive, precum:The GET configuration can take several constructive variants, such as:
- varianta cu un stator toroidal interior și două discuri rotorice față în față (variantă descrisă mai sus),- variant with an internal toroidal stator and two rotor discs face to face (variant described above),
- varianta cu un singur disc rotoric față în față cu un stator toroidal,- variant with a single rotor disk face to face with a toroidal stator,
- varianta cu un rotor interior și două statoare toroidale exterioare,- variant with an internal rotor and two external toroidal stators,
- varianta cu mai multe rotoare și statoare montate pe același ax pentru a obține o putere superioară a sistemului.- the variant with several rotors and stators mounted on the same axis to obtain a higher power of the system.
Energia electrică produsă de GET și transmisă către sarcină prin intermediul cablurilor 15 poate fi injectată în rețeaua electroenergetică prin intermediul unui convertor electronic specializat, poate fi debitată pe o rețea proprie de consumatori sau poate fi stocată.The electricity produced by GET and transmitted to the load via cables 15 can be injected into the power grid through a specialized electronic converter, can be charged to a consumer-owned network or stored.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ROA201700061A RO132797A2 (en) | 2017-02-06 | 2017-02-06 | Electro-thermal generator with axial-flux permanent magnets |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ROA201700061A RO132797A2 (en) | 2017-02-06 | 2017-02-06 | Electro-thermal generator with axial-flux permanent magnets |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RO132797A2 true RO132797A2 (en) | 2018-08-30 |
Family
ID=63257926
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
ROA201700061A RO132797A2 (en) | 2017-02-06 | 2017-02-06 | Electro-thermal generator with axial-flux permanent magnets |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RO (1) | RO132797A2 (en) |
-
2017
- 2017-02-06 RO ROA201700061A patent/RO132797A2/en unknown
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3321652A (en) | Dynamo-electric machine | |
Chalmers | Electric motor handbook | |
CN105515229B (en) | A kind of disc type electric machine | |
JP3232972U (en) | Electrical machinery | |
Liu et al. | Design and performance analysis of a doubly excited brushless machine for wind power generator application | |
CN104967270B (en) | Magnetism gathering passive rotor transverse magnetic flux single-phase motor | |
Uzhegov et al. | Design of 6-slot 2-pole high-speed permanent magnet synchronous machines with tooth-coil windings | |
Ye et al. | Development and analysis of a novel cascaded brushless self-excited air-core compensated pulsed alternator with squirrel-cage rotor winding | |
KR101206394B1 (en) | Rotating superconductiong flux pump for HTS generator | |
Chirca et al. | Optimal design of a radial flux spoke-type interior rotor permanent magnet generator for micro-wind turbine applications | |
JP7304010B2 (en) | Energy storage system and variable power stable utilization system | |
RO132797A2 (en) | Electro-thermal generator with axial-flux permanent magnets | |
RU2643522C1 (en) | Hybrid wind-solar generator | |
CN103904856A (en) | Brushless harmonic excitation synchronous generator with initial self-excitation capacity | |
Cao et al. | Conceptual design of different winding types for a 20MW wind turbine generator | |
Tola et al. | Modeling and analysis of a permanent magnet synchronous generator dedicated to wind energy conversion | |
Mirzaei et al. | Direct drive field winding synchronous generators for medium power wind turbines | |
CN106549545B (en) | A kind of six magnetoes being isolated | |
Xu et al. | Design of dual-rotor radial flux permanent-magnet generator for wind power applications | |
Tudorache et al. | Numerical analysis of an electro-thermal wind generator | |
CN109245473A (en) | A kind of three-phase motor | |
CN204145089U (en) | Novel three-phase alternating-current motor | |
CN110719006A (en) | Alternating current permanent magnet motor | |
RO131138A2 (en) | Wind hybrid generator with axial magnetic flux | |
Zhang et al. | Performance analysis of doubly excited brushless generator with outer rotor for wind power application |