RO132829A2 - Generator electrotermic rotativ cu magneţi permanenţi cu flux radial - Google Patents
Generator electrotermic rotativ cu magneţi permanenţi cu flux radial Download PDFInfo
- Publication number
- RO132829A2 RO132829A2 ROA201700169A RO201700169A RO132829A2 RO 132829 A2 RO132829 A2 RO 132829A2 RO A201700169 A ROA201700169 A RO A201700169A RO 201700169 A RO201700169 A RO 201700169A RO 132829 A2 RO132829 A2 RO 132829A2
- Authority
- RO
- Romania
- Prior art keywords
- generator
- stator
- coils
- pipe
- rotor
- Prior art date
Links
- 230000004907 flux Effects 0.000 title claims abstract description 10
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims abstract description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 7
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 210000005069 ears Anatomy 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 230000031068 symbiosis, encompassing mutualism through parasitism Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K19/00—Synchronous motors or generators
- H02K19/16—Synchronous generators
- H02K19/22—Synchronous generators having windings each turn of which co-operates alternately with poles of opposite polarity, e.g. heteropolar generators
-
- 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
- H02K21/14—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/728—Onshore wind turbines
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
Abstract
Invenţia se referă la un generator electrotermic rotativ, cu magneţi permanenţi cu flux radial, destinat conversiei energiei mecanice de rotaţie în energie electrică şi termică. Generatorul conform invenţiei este format dintr-un stator şi un rotor, în care statorul este alcătuit dintr-o ţeavă (4) tip serpentină, realizată din oţel magnetic, în jurul căreia sunt dispuse mai multe bobine (5), ansamblul ţeavă (4) - bobine (5) fiind înglobat în răşină epoxidică (6), şi fixat într-o carcasă (7), iar rotorul este alcătuit dintr-un miez magnetic (1) fixat pe arborele (3) generatorului, şi pe a cărui suprafaţă exterioară sunt montaţi magneţi permanenţi (2) magnetizaţi alternativ, prin a căror rotaţie este produs un câmp magnetic învârtitor, care produce simultan energie electrică în bobinele (5) statorice şi energie termică în ţeava (4) statorică, energia termică fiind preluată de un agent termic (12) ce parcurge ţeava (4) statorică.
Description
Invenția se referă la un generator electrotermic rotativ cu magneți permanenți cu flux radial care convertește energia mecanică de rotație în energie electrică și căldură prin cogenerare.
în literatura de specialitate se prezintă diferite tipuri de generatoare electrice rotative cu magneți permanenți cu flux radial, acestea fiind utilizate pentru conversia energiei mecanice în energie electrică.
în referința [1] se prezintă un exemplu de generator electric rotativ, cu flux radial, cu magneții permanenți montati pe suprafața rotorului.
[1] T. Tudorache, L. Melcescu, M. Popescu, “PMSGs Solutions for Gearless Wind Conversion Systems with Battery Storage“, Proc. of the International Conference on Renewable Energies and Power Quality (ICREPQ’13) Bilbao (Spain), 2013.
Generatorul electric rotativ cu flux radial din referința [2] este construit în varianta cu magneții permanenți interiori având aceeași destinație ca generatorul din referința [1].
[2] R. Dutta, F. Rahman, “Interior Permanent Magnet Generator: Generator of New Millennium“, International Energy Journal: Voi. 6, No. 1, Part 1, June 2005.
Soluțiile de mai sus prezintă următoarele dezavantaje:
- Randament relativ redus,
- Pierderi energetice disipate nerecuperate,
- Dimensiuni importante de gabarit.
Invenția, prin soluția tehnică propusă, înlătură dezavantajele soluției prezentate în lucrarea de mai sus prin aceea că generatorul electrotermic rotativ propus având la bază conceptul de cogenerare permite creșterea randamentului și reducerea dimensiunilor de gabarit ale generatorului prin recuperarea unei părți importante a pierderilor Joule și a pierderilor în fier disipate în mașină și transformarea acestora în căldură utilă.
Prin aplicarea invenției se obțin mai multe avantaje. Astfel soluția propusă:
- Permite o conversie energetică cu randament global ridicat (energia mecanică de rotatie este convertită atât în electricitate cât si în
9 căldură prin cogenerare);
- Prezintă dimensiuni de gabarit reduse fără riscuri privind supraîncălzirea mașinii, întrucât evacuarea căldurii în exces este asigurată prin convecție forțată de către agentul termic lichid;
a2017 00169
21/03/2017
- Poate fi utilizată foarte eficient în sisteme eoliene datorită simbiozei vânt - energie termică (vântul suflă cu putere de regulă când temperatura exterioară este mai scăzută, atunci fiind nevoie mai mare de energie termică pentru încălzirea locuințelor);
- Este compactă și ieftină, energia (electrică și termică) fiind furnizată la costuri reduse.
Se dă în continuare un exemplu nelimitativ, în legătură cu figurile 1-7 care reprezintă;
- Figura 1, Schemă principială privind fenomenele de conversie specifice generatorului propus;
- Figura 2, Părți componente ale generatorului electrotermic cu flux magnetic radial;
- Figura 3, Părți componente ale generatorului electrotermic cu flux magnetic radial cu evidențierea bobinelor în inel;
- Figura 4, Părți componente ale generatorului electrotermic cu flux magnetic radial. Secțiune pentru evidențierea agentului termic;
- Figura 5, Părți componente ale generatorului electrotermic cu flux magnetic radial cu evidențierea bobinelor dispuse în întrefier;
- Figura 6, Secțiune axială prin generatorul electrotermic;
- Figura 7, Vedere 2D a generatorului electrotermic.
Generatorul electrotermic rotativ cu magneți permanenți cu flux radial este destinat producerii de energie electrică și căldură prin conversia energiei mecanice de rotație (de ex. energia mecanică produsă de o turbină eoliană, de o turbină hidraulică etc.), Figura 1.
Din punct de vedere constructiv generatorul este alcătuit din două părți principale, o parte mobilă interioară (rotor) și una fixă exterioară (stator), cele două fiind separate de un strat de aer denumit întrefier.
Partea rotativă a generatorului (rotorul) este alcătuită dintr-un miez magnetic 1 realizat din oțel magnetic masiv, pe suprafața exterioară a acestuia fiind montate una sau mai multe perechi de magneți permanenți 2, (Figurile 2 - 6). Miezul magnetic rotoric 1 este fixat pe arborele mașinii 3 și se rotește solidar cu acesta ca urmare a energiei mecanice de rotație primită din exterior. Magneții permanenți 2 sunt magnetizați alternativ generând în întrefier un câmp magnetic heteropolar.
Partea fixă a generatorului (statorul) este alcătuită dintr-o țeavă tip serpentină (cu una sau mai multe spire) 4 realizată din oțel magnetic, în jurul căreia se dispun bobinele 5 în inel realizate din material conductor izolat și conectate în serie sau paralel în funcție de numărul de perechi de poli și de numărul de faze alese.
Ansamblul «țeavă 4 - bobine 5» este înglobat în rășina epoxidică 6 și fixat în interiorul carcasei 7, alcătuită la rândul său din două piese cave a 2017 00169
21/03/2017 strânse cu ajutorul șuruburilor 8 care străpung urechile de prindere 9 (Figura 7). Carcasa permite totodată și centrarea rotorului în interiorul statorului cu ajutorul rulmenților 10 (Figura 6).
Prin rotația armăturii mobile, magneții permanenți 2 produc un câmp magnetic învârtitor care generează un dublu efect și anume:
- apariția unor tensiuni electromotoare induse în bobinele statorice 5, întocmai ca în cazul unui generator sincron cu magneți permanenți, producând astfel energie electrică utilă debitată pe o sarcină (ex. debitată într-o rețea locală sau în sistemul electroenergetic ori stocată într-un sistem de baterii);
- dezvoltarea unor curenți induși în țeava 4, care determină prin efect Joule încălzirea acesteia.
Capetele bobinelor statorice 5 sunt racordate la cablurile 11 prin care energia electrică produsă de generator este livrată către sarcină (Figura 6).
Țeava din oțel magnetic 4 este parcursă de agentul termic 12 (Figura 4) care pătrunde în circuitul termic sub presiune în stare rece prin orificiul 13 și iese din circuit în stare caldă prin orificiul 14 (Figura 2), preluând prin convecție forțată cea mai mare parte a căldurii dezvoltate în țeava 4, respectiv a căldurii disipate prin efect Joule în bobinele 5. Căldura evacuată de către agentul termic 12 poate fi folosită în scopuri utile (ex. încălzirea spațiilor, încălzirea/preîncălzirea apei menajere).
Generatorul propus poate fi proiectat pentru densități mari ale curenților prin înfășurări, respectiv pentru solicitări magnetice ridicate, fără riscuri de supraîncălzire, întrucât căldura în exces este evacuată de către agentul termic 12, rezultând astfel o soluție constructivă foarte compactă. Prin recuperarea unei părți importante a pierderilor disipate se obține prin cogenerare un generator electrotermic cu randament global foarte ridicat, superior generatoarelor electrice clasice.
Generatorul poate fi construit în două variante constructive:
- în varianta descrisă mai sus cu bobinele 5 în inel (bobine dispuse în jurul țevii statorice 4, Figura 3),
- în varianta cu bobinele 5 dispuse în intrefier (Figura 5).
Claims (2)
- REVENDICĂRI1. Generator electrotermic rotativ cu magneți permanenți cu flux radial care convertește energia mecanică de rotație în energie electrică și termică, generatorul fiind alcătuit dintr-o parte rotativă numită rotor și una fixă numită stator, cele două fiind separate de un strat de aer numit întrefier, rotorul fiind alcătuit dintr-un miez magnetic (1) realizat din oțel magnetic masiv, pe suprafața exterioară a acestuia fiind montate una sau mai multe perechi de magneți permanenți (2) magnetizați alternativ generând în întrefier un câmp magnetic heteropolar, miezul magnetic rotoric (1) fiind la rândul său fixat pe arborele mașinii (3) cu care se rotește solidar ca urmare a acțiunii unui cuplu exterior aplicat la nivelul arborelui, iar statorul generatorului este alcătuit dintr-o țeavă tip serpentină (4) realizată din oțel magnetic, în jurul căreia se dispun bobinele în inel (5) înglobate în rășina epoxidică (6), bobinele (5) fiind realizate din material conductor izolat, acestea fiind la rândul lor conectate în serie/paralel în funcție de numărul de perechi de poli și de numărul de faze ales, ansamblul «țeavă (4)- bobine (5)» înglobat în rășina epoxidică (6) fiind fixat în interiorul carcasei (7), alcătuită la rândul său din două piese cave strânse cu ajutorul șuruburilor (8) care străpung urechile de prindere (9), carcasa permițând totodată și centrarea rotorului în interiorul statorului cu ajutorul rulmenților (10), generatorul în timpul funcționării producând un câmp magnetic învârtitor ca urmare a rotației magneților permanenți rotorici (2) care generează tensiuni electromotoare induse în bobinele statorice (5), respectiv determină apariția unor curenți induși în țeava (4), care prin efect Joule generează încălzirea acesteia, capetele bobinelor statorice (5) fiind racordate la cablurile (11) prin care energia electrică produsă de generator este livrată către sarcină, iar țeava din oțel magnetic (4) este parcursă de agentul termic (12) care este pompat în circuitul termic în stare rece prin orificiul (13) și este evacuat din circuit în stare caldă prin orificiul (14), preluând prin convecție forțată cea mai mare parte a căldurii dezvoltate în țeava (4), respectiv a căldurii disipate prin efect Joule în bobinele (5), căldura evacuată de către agentul termic (12) putând fi utilizată în scopuri utile.
- 2. Generator electrotermic rotativ cu magneți permanenți cu flux radial conform revendicării precedente cu particularitatea că bobinele (5) sunt dispuse în întrefier, fără a încercui țeava (4).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ROA201700169A RO132829B1 (ro) | 2017-03-21 | 2017-03-21 | Generator electrotermic rotativ cu magneţi permanenţi cu flux radial |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ROA201700169A RO132829B1 (ro) | 2017-03-21 | 2017-03-21 | Generator electrotermic rotativ cu magneţi permanenţi cu flux radial |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RO132829A2 true RO132829A2 (ro) | 2018-09-28 |
| RO132829B1 RO132829B1 (ro) | 2023-07-28 |
Family
ID=63667482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ROA201700169A RO132829B1 (ro) | 2017-03-21 | 2017-03-21 | Generator electrotermic rotativ cu magneţi permanenţi cu flux radial |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RO (1) | RO132829B1 (ro) |
-
2017
- 2017-03-21 RO ROA201700169A patent/RO132829B1/ro unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RO132829B1 (ro) | 2023-07-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10700561B2 (en) | Double-rotor flux-switching machine | |
| JP3232972U (ja) | 電気機械 | |
| US8461730B2 (en) | Radial flux permanent magnet alternator with dielectric stator block | |
| JP7228126B2 (ja) | エネルギー貯蔵システムおよび変動電力安定利用システム | |
| CN107508439A (zh) | 一种永磁多组合发电机 | |
| KR101276000B1 (ko) | 비자성 회전자 이너 아우터 고정자 발전기의 구조 | |
| CN104505961A (zh) | 一种外转子电动发电机 | |
| RO132829A2 (ro) | Generator electrotermic rotativ cu magneţi permanenţi cu flux radial | |
| US20090045687A1 (en) | Inertia permanent magnet generator unit | |
| EP3084942B1 (en) | Wind power generator | |
| CN104467224A (zh) | 永久磁铁回转电机和风力发电系统 | |
| CN108386310A (zh) | 扩张型潮汐能发电装置 | |
| JP5913618B2 (ja) | 回転電機システム及び風力発電システム | |
| CN107528441A (zh) | 一种外转子风力发电机 | |
| CN207069809U (zh) | 全封闭汽轮机及其一体化永磁发电机组 | |
| RO131135A2 (ro) | Generator eolian hibrid cu flux magnetic radial şi rotor exterior | |
| Zhang et al. | Performance analysis of doubly excited brushless generator with outer rotor for wind power application | |
| CN213817533U (zh) | 一种复合同心式双旋转轴发电机 | |
| KR101498360B1 (ko) | 고성능의 발전장치 | |
| KR20130102315A (ko) | 대용량 발전기 | |
| RO131137B1 (ro) | Generator eolian hibrid cu flux magnetic radial şi rotor interior | |
| CN102025199A (zh) | 环形微风发电机 | |
| KR20100003427U (ko) | 다극 다상을 갖춘 교류 발전기 | |
| CN112271893A (zh) | 一种复合同心式双旋转轴发电机 | |
| RO132797A2 (ro) | Generator electrotermic cu magneţi permanenţi cu flux axial |