RU131250U1

RU131250U1 - INDUCTOR GENERATOR (OPTIONS)

Info

Publication number: RU131250U1
Application number: RU2012157062/07U
Authority: RU
Inventors: Сергей Евгеньевич Щеклеин; Александр Ильич Попов
Priority date: 2012-12-25
Filing date: 2012-12-25
Publication date: 2013-08-10

Abstract

1. Индукторный генератор, содержащий соединенный с валом первичного двигателя ротор, имеющий по его периферии ферромагнитные зубцы и впадины между ними, статоры, расположенные по окружности ротора с постоянными магнитами и катушками, отличающийся тем, что зубцы выполнены удлиненными, на них с обеих сторон размещены дополнительные полюсные наконечники, магниты расположены с зазором встречно одноименными полюсами внутри ферромагнитного корпуса статора, причем зубцы находятся в зазоре между магнитами, а обмотки - на участках ротора между магнитами и полюсными наконечниками ротора.2. Индукторный генератор, содержащий соединенный с валом первичного двигателя ротор, имеющий по его периферии ферромагнитные зубцы и впадины между ними, статоры, расположенные по окружности ротора с постоянными магнитами и катушками, отличающийся тем, что зубцы выполнены удлиненными, в корпусе статора выполнен зазор, магниты расположены с зазором встречно одноименными полюсами внутри ферромагнитного корпуса статора, причем каждый удлиненный зубец ротора расположен в зазоре статора и в зазоре между магнитами, а обмотки размещены на участках статора между его зазором и постоянными магнитами.1. Inductor generator containing a rotor connected to the shaft of the primary engine, having ferromagnetic teeth and cavities between them on its periphery, stators located around the circumference of the rotor with permanent magnets and coils, characterized in that the teeth are made elongated, on both sides are placed on them additional pole pieces, magnets are located with a gap of opposite poles of the same name inside the ferromagnetic stator housing, and the teeth are in the gap between the magnets, and the windings are in the sections of the rotor between the magnets and the pole pieces of the rotor. 2. An inductor generator containing a rotor connected to the shaft of the primary engine, having ferromagnetic teeth and cavities between them around its periphery, stators located around the circumference of the rotor with permanent magnets and coils, characterized in that the teeth are elongated, a gap is made in the stator housing, the magnets are located with a gap of opposite poles of the same name inside the ferromagnetic stator housing, and each elongated rotor tooth is located in the stator gap and in the gap between the magnets, and the windings are located in the sections of the stator between its gap and permanent magnets.

Description

Настоящая полезная модель относится к электроэнергетике, в частности - к индукторным электрическим генераторам.This utility model relates to the electric power industry, in particular to induction electric generators.

Известны устройства аналогичного назначения, содержащие сердечник статора с обмотками, в зазоре которого между полюсными наконечниками - башмаками, перемещается зубчатый ротор из электротехнической стали [1], см. Андреев А.Н. и др. «Индукторный электрический генератор с зубчатым ротором». - Промышленная энергетика, №6, 2005, с.28.Known devices for a similar purpose, containing a stator core with windings, in the gap of which between the pole pieces - shoes, a gear rotor made of electrical steel moves [1], see Andreev A.N. and others. "Inductive electric generator with a gear rotor." - Industrial energy, No. 6, 2005, p.28.

Основным недостатком подобных устройств является их низкая эффективность, обусловленная, в том числе, наличием эффекта «залипания» в магнитной системе из-за взаимодействия магнитных потоков.The main disadvantage of such devices is their low efficiency, due, inter alia, to the effect of “sticking” in the magnetic system due to the interaction of magnetic fluxes.

Известен также индукторный генератор в составе ветроустановки [2], содержащий статор, в состав которого входят магнит, катушка с сердечником и два полюсных наконечника, около торцов которых перемещается роторная шайба из магнитного материала, размещенная на конце лопасти (см. «Ветрогенератор» по патенту №2184267 РФ).Also known is an inductor generator as part of a wind turbine [2], containing a stator, which includes a magnet, a coil with a core and two pole pieces, near the ends of which a rotor washer made of magnetic material is placed at the end of the blade (see "Wind generator" according to the patent No. 2184267 of the Russian Federation).

В данном устройстве сложно обеспечить постоянство зазора между полюсными наконечниками статора и роторной шайбой и, кроме того, также присутствует эффект «залипания», создающий пульсации магнитного потока и увеличивающий начальный стартовый момент первичного двигателя, например, пуск ветроэнергетической установки при слабом ветре.In this device, it is difficult to ensure a constant gap between the pole tips of the stator and the rotor washer and, in addition, there is also a sticking effect that creates pulsations of the magnetic flux and increases the initial starting moment of the primary engine, for example, starting a wind power installation in light winds.

Известен «Индукторный генератор» [3] по украинскому патенту №20040604850, 6009U автора Андреева A.M. и др.The well-known inductor generator [3] according to the Ukrainian patent No. 20040604850, 6009U of the author Andreev A.M. and etc.

Данный генератор содержит ротор в виде полого цилиндра, на поверхности которого размещены плоские зубцы из магнито-мягкого материала, а магнитные цепи статора выполнены из Ш-образного шихтованного магнитопровода и размещены в корпусе по его окружности. Обмотки возбуждения (обмотки электромагнита) размещены на крайних стержнях, а рабочая обмотка - на среднем стержне. Плоские зубцы цилиндрического ротора последовательно смещены от его середины таким образом, что они последовательно и поочередно замыкают магнитные потоки центрального и крайних стержней.This generator contains a rotor in the form of a hollow cylinder, on the surface of which flat teeth of magnetically soft material are placed, and the stator magnetic circuits are made of a W-shaped lined magnetic circuit and are placed in the housing along its circumference. Field windings (electromagnet windings) are located on the extreme rods, and the working winding is located on the middle rod. The flat teeth of a cylindrical rotor are sequentially offset from its middle so that they sequentially and alternately close the magnetic fluxes of the central and extreme rods.

Данная конструкция генератора имеет хорошие энергетические и массо-габаритные характеристики, однако она также не лишена основного недостатка: наличия эффекта «залипания». «Залипание» вследствие взаимодействия магнитных потоков также будет поочередно происходить меду плоскими зубцами ротора и крайними стержнями Ш-образного магнитопровода.This design of the generator has good energy and mass-dimensional characteristics, but it is also not without its main drawback: the presence of the “sticking” effect. “Sticking” due to the interaction of magnetic fluxes will also alternately occur between the honey with the flat teeth of the rotor and the extreme rods of the W-shaped magnetic circuit.

Наиболее близким по сути (прототипом) является индукторный генератор в составе «Безредукторного ветроэнергоагрегата» по патенту на полезную модель №33410 автора Попова А.И. и др.The closest in essence (prototype) is the inductor generator as part of the "Gearless wind power plant" according to the patent for utility model No. 33410 of the author A. Popov and etc.

Ротор генератора, связанный с валом ветроустановки, содержит диск с ферромагнитными зубцами, а несколько статоров, каждый из которых имеет катушку, постоянный магнит и полюсные наконечники, размещены по окружности диска, причем зубцы ротора находятся между полюсными наконечниками.The generator rotor associated with the wind turbine shaft contains a disk with ferromagnetic teeth, and several stators, each of which has a coil, a permanent magnet and pole tips, are placed around the circumference of the disk, and the teeth of the rotor are between the pole tips.

В данном генераторе возможно получение разного числа фаз напряжения путем установки нескольких дисков ротора или группировки статоров со сдвигом полюсных наконечников по окружности на определенное число угловых градусов.In this generator, it is possible to obtain a different number of voltage phases by installing several rotor disks or grouping stators with a shift of the pole pieces around the circumference by a certain number of angular degrees.

Недостатком этого устройства является также наличие эффекта «залипания».The disadvantage of this device is the presence of the effect of "sticking".

Задачей предлагаемого технического решения является устранение указанного недостатка.The objective of the proposed technical solution is to eliminate this drawback.

Технический результат предлагаемого решения заключается в увеличении эффективности индукционного генератора, его КПД за счет перераспределения магнитных потоков и их взаимной компенсации.The technical result of the proposed solution is to increase the efficiency of the induction generator, its efficiency due to the redistribution of magnetic fluxes and their mutual compensation.

Технический результат достигается в одном варианте за счет выполнения зубцов удлиненной формы с полюсными наконечниками, причем расположены они между одноименными полюсами магнитов, а катушки размещены на участках статора между магнитами и наконечниками.The technical result is achieved in one embodiment due to the implementation of elongated teeth with pole tips, and they are located between the poles of the same name magnets, and the coils are placed on the stator sections between the magnets and the tips.

Во втором варианте зубцы удлиненной формы размещены между одноименными полюсами магнитов и в зазоре статора, а обмотки расположены на участках статора между его зазорами и магнитами.In the second embodiment, elongated teeth are placed between the poles of the magnets of the same name and in the stator gap, and the windings are located on the stator sections between its gaps and magnets.

В результате поиска по источникам патентной и научно-технической информации совокупность признаков, характеризующая описываемый индукторный генератор, не обнаружена.As a result of a search by sources of patent and scientific and technical information, the totality of features characterizing the described inductor generator was not found.

Таким образом, предлагаемое техническое решение соответствует критерию «новое».Thus, the proposed technical solution meets the criterion of "new".

На основании сравнительного анализа предложенного решения с известным уровнем техники, можно утверждать, что между совокупностью отличительных признаков, выполняемых ими функций и достигаемой задачи, предложенное техническое решение не следует явным образом из уровня техники и соответствует критерию охраноспособности «изобретательский уровень».Based on a comparative analysis of the proposed solution with the prior art, it can be argued that between the set of distinctive features, their functions and the task achieved, the proposed technical solution does not follow explicitly from the prior art and meets the eligibility criterion of "inventive step".

Предлагаемый «Индукторный генератор» может использоваться в низкооборотных ветроэнергетических установках.The proposed "inductor generator" can be used in low-speed wind power plants.

На чертежах фиг.1 и фиг.2 упрощенно изображены варианты исполнения генератора.In the drawings of FIG. 1 and FIG. 2, generator designs are simplified.

Генератор по варианту на фиг.1 содержит дисковый ротор 1, соединенный с валом 2 первичного двигателя, например, ветроустановки. Ферромагнитные зубцы 3 ротора содержат верхний и нижний полюсные наконечники 4 и 5.The generator according to the embodiment of FIG. 1 comprises a disk rotor 1 connected to a shaft 2 of a prime mover, for example, a wind turbine. Ferromagnetic teeth 3 of the rotor contain the upper and lower pole pieces 4 and 5.

Статор 6 из ферромагнитного материала имеет верхний и нижний постоянные магниты 7 и 8, присоединенные встречно одноименными полюсами, а также - верхнюю и нижнюю обмотки 9 и 10, подключенные на участках статора между магнитами и полюсными наконечниками.The stator 6 made of ferromagnetic material has upper and lower permanent magnets 7 and 8 connected by opposite poles, as well as upper and lower windings 9 and 10, connected in the stator sections between the magnets and the pole pieces.

Генератор по варианту, изображенному на фиг.2, отличается тем, что статор имеет зазор 11 для прохождения ферромагнитного зубца 3, а катушки 9 и 10 размещены на участках статора между зазором 11 и постоянными магнитами 7 и 8. Конструктивно половинки статора 6 закреплены в немагнитном корпусе (не показано на чертеже).The generator according to the variant shown in figure 2, characterized in that the stator has a gap 11 for passage of the ferromagnetic tooth 3, and the coils 9 and 10 are placed on the sections of the stator between the gap 11 and the permanent magnets 7 and 8. Structurally, the halves of the stator 6 are fixed in non-magnetic case (not shown in the drawing).

Количество статоров 6, размещаемых по окружности дискового ротора 1, а также количество зубцов 3 на роторе в обоих вариантах определяется необходимой частотой, количеством фаз и мощностью выходного напряжения.The number of stators 6, placed around the circumference of the disk rotor 1, as well as the number of teeth 3 on the rotor in both versions is determined by the required frequency, number of phases and power of the output voltage.

Индукторный генератор по варианту на фиг.1 работает следующим образом.The inductor generator according to the embodiment of figure 1 works as follows.

При прохождении очередного ферромагнитного зубца 3 внутри магнитной системы статора 6 возникает два взаимно компенсирующих магнитных потока.With the passage of the next ferromagnetic tooth 3 inside the magnetic system of the stator 6, two mutually compensating magnetic fluxes arise.

Один поток перемещается, например, от северного полюса «N» постоянного магнита 7 через обмотку 9 на участке статора, полюсной наконечник 4, зубец 3 и замыкается на южный полюс «S» магнита 7.One stream moves, for example, from the north pole “N” of the permanent magnet 7 through the winding 9 in the stator section, pole tip 4, tooth 3 and closes to the south pole “S” of magnet 7.

Другой магнитный поток проходит от северного полюса «N» постоянного магнита 8 через участок статора с обмоткой 10, полюсной наконечник 5, зубец 3 и замыкается на южном полюсе «S» магнита 8. Необходимое напряжение суммируется на обмотках 9 и 10.Another magnetic flux passes from the north pole “N” of the permanent magnet 8 through the portion of the stator with winding 10, pole tip 5, prong 3 and closes at the south pole “S” of magnet 8. The required voltage is added to the windings 9 and 10.

Индукторный генератор по варианту на фиг.2 работает следующим образом.The inductor generator according to the variant in figure 2 works as follows.

При прохождении очередного ферромагнитного зубца 3 внутри зазора 11 и между полюсов магнитов 7 и 8 возникает также два взаимно компенсирующих магнитных потока.With the passage of the next ferromagnetic tooth 3 inside the gap 11 and between the poles of the magnets 7 and 8, there are also two mutually compensating magnetic fluxes.

Один поток перемещается, например, от северного полюса «N» магнита 8 через участок статора с катушкой 10, зазор 11 статора, ферромагнитный зубец 3 и замыкается на южный полюс «S» магнита 8.One stream moves, for example, from the north pole “N” of magnet 8 through a portion of the stator with coil 10, the gap 11 of the stator, the ferromagnetic tooth 3 and closes to the south pole “S” of magnet 8.

Другой магнитный поток выходит из северного полюса «N» магнита 7, проходит через участок статора с обмоткой 9, зазор 11, зубец 3 и замыкается на южном полюсе «S» магнита 7. Необходимое напряжение также снимается с катушек 9 и 10.Another magnetic flux emerges from the north pole “N” of magnet 7, passes through a section of the stator with winding 9, gap 11, tooth 3 and closes at the south pole “S” of magnet 7. The necessary voltage is also removed from coils 9 and 10.

Если зазоры между зубцами 3 и магнитной системой выполнены одинаковыми, то происходит взаимная компенсация магнитных потоков и эффект «залипания» не возникает.If the gaps between the teeth 3 and the magnetic system are the same, then there is a mutual compensation of magnetic fluxes and the effect of "sticking" does not occur.

В результате генератор имеет стабильное безударное вращение, а с обмоток снимается напряжение более приближенное по форме к синусоидальному.As a result, the generator has stable shock-free rotation, and the voltage is removed from the windings, which is more approximate in shape to sinusoidal.

Предложенный индукторный генератор может найти применение в составе ветроэнергетических и других низкооборотных агрегатах.The proposed inductor generator may find application in the composition of wind energy and other low-speed units.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES

1. Андреев А.Н., Зайцев Е.Р., Левин Р.Е. Индукторный генератор с зубчатым ротором. - «Промышленная энергетика», №6, 2005, с.28…30 (аналог).1. Andreev A.N., Zaitsev E.R., Levin R.E. Gear rotor inductor generator. - "Industrial Energy", No. 6, 2005, p. 28 ... 30 (analogue).

2. Патент №2184267 Российская Федерация, МПК F03D 9/00. Ветрогенератор. A.M.Литвиненко. - 2000128442/06, заявл. 13.11.2000.2. Patent No. 2184267 Russian Federation, IPC F03D 9/00. Wind generator. A.M. Litvinenko. - 2000128442/06, declared 11/13/2000.

3. Патент №20040604850, 6009U Украина, Н02К 19/20. Индукторный генератор. А.М.Андреев, Е.Ю. Зайцев и др., опубл. В БИ, 2005, №4 (аналог).3. Patent No. 20040604850, 6009U Ukraine, Н02К 19/20. Inductor generator. A.M. Andreev, E.Yu. Zaitsev et al., Publ. In BI, 2005, No. 4 (analogue).

4. Патент на полезную модель №33410, МПК F03D 1/00, F03B 3/12. Безредукторный ветроэнергоагрегат. А.И.Попов и др. - 2003120146, заявл. 02.07.2003 (прототип).4. Patent for utility model No. 33410, IPC F03D 1/00, F03B 3/12. Gearless wind power unit. A.I. Popov et al. - 2003120146, declared. 07/02/2003 (prototype).

Claims

1. An inductor generator comprising a rotor connected to the shaft of the primary engine, having ferromagnetic teeth along its periphery and troughs between them, stators located around the circumference of the rotor with permanent magnets and coils, characterized in that the teeth are elongated, placed on both sides of them additional pole pieces, magnets are located with a gap of opposite poles inside the ferromagnetic case of the stator, the teeth being in the gap between the magnets, and the windings in the rotor sections between Agnita pole pieces and the rotor.

2. An inductor generator comprising a rotor connected to the shaft of the primary engine, having ferromagnetic teeth along its periphery and troughs between them, stators located around the circumference of the rotor with permanent magnets and coils, characterized in that the teeth are elongated, a gap is made in the stator housing, the magnets are located with a gap opposite the same poles inside the ferromagnetic body of the stator, with each elongated tooth of the rotor located in the gap of the stator and in the gap between the magnets, and the windings are placed on an hour stator between its gap and permanent magnets.