RU189529U1

RU189529U1 - Electric generator

Info

Publication number: RU189529U1
Application number: RU2019100013U
Authority: RU
Inventors: Сергей Николаевич Ермаков
Original assignee: Сергей Николаевич Ермаков
Priority date: 2019-01-09
Filing date: 2019-01-09
Publication date: 2019-05-27

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к электрическим машинам, преобразующим энергию механического движения в электрическую. Требуемый технический результат, заключающийся в повышении частоты преобразования механической энергии в электрическую, достигается в устройстве, содержащем О-образный магнитопровод со спрямленными вертикальными элементами, каждый из которых содержит верхнюю и нижнюю рабочие катушки, соединенные в единую электрическую цепь, выход которой является выходом генератора, а один из вертикальных элементов магнитопровода выполнен с зазором, обеспечивающим прохождение через него края плоского диска, который приводится во вращение источником механической энергии, на котором последовательно закреплены пары постоянных магнитов с чередующимися направлениями полярности по окружности, которая проходит через зазор в упомянутом вертикальном элементе магнитопровода при вращении диска, причем, магнитопровод выполнен в виде группы составных магнитопроводов аналогичной конструкции, количество которых равно числу магнитов на плоском диске, а выходы рабочих катушек в единую электрическую цепь соединены параллельно-последовательно. 1 ил.The utility model relates to the field of electrical engineering, namely to electric machines that convert the energy of mechanical movement into electrical. The required technical result, which consists in increasing the frequency of conversion of mechanical energy into electrical energy, is achieved in a device containing an O-shaped magnetic circuit with rectified vertical elements, each of which contains upper and lower working coils connected in a single electrical circuit, the output of which is the generator output, and one of the vertical elements of the magnetic circuit is made with a gap that allows the edge of a flat disk to pass through it, which is driven by a source meters of mechanical energy, on which pairs of permanent magnets with alternating directions of polarity are circumstantially fixed along a circle that passes through the gap in the vertical element of the magnetic circuit as the disk rotates, and the magnetic circuit is made as a group of composite magnetic circuits of a similar design, the number of which is drive, and the outputs of the working coils in a single electrical circuit are connected in parallel-series. 1 il.

Description

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к электрическим машинам, преобразующим энергию механического движения в электрическую.The utility model relates to the field of electrical engineering, namely to electric machines that convert the energy of mechanical movement into electrical.

Известно техническое решение, содержащие цилиндрический корпус, два магнитных сердечника цилиндрической формы с осевой намагниченностью, размещенных внутри цилиндрического корпуса и обращенных друг к другу одноименными полюсами, две цилиндрические катушки с осевыми обмотками, размещенные на цилиндрическом корпусе над соответствующими магнитными сердечниками [RU 83373, Н02К 35/02, 27.01.2011].A technical solution is known that comprises a cylindrical body, two cylindrical magnetic cores with axial magnetization placed inside the cylindrical body and facing each other with the same poles, two cylindrical coils with axial windings placed on the cylindrical body above the corresponding magnetic cores [RU 83373, NC 35 35 / 02, 01/27/2011].

Недостатком устройства является недостаточная эффективность преобразования механической энергии в электрический ток.The disadvantage of this device is the lack of efficiency of conversion of mechanical energy into electric current.

Известен также электрический генератор [RU 101881, Н02К 35/02, 27.01.2011], содержащий цилиндрический корпус, два магнитных сердечника цилиндрической формы с осевой намагниченностью, размещенных внутри цилиндрического корпуса и обращенных друг к другу одноименными полюсами, две цилиндрические катушки с осевыми обмотками, размещенные на цилиндрическом корпусе над соответствующими магнитными сердечниками.Also known electric generator [RU 101881, NC 35/02, 01/27/2011], comprising a cylindrical body, two magnetic cores of cylindrical shape with axial magnetization placed inside the cylindrical body and facing each other with the same poles, two cylindrical coils with axial windings, placed on a cylindrical housing above the respective magnetic cores.

Недостатком этого технического решения также является недостаточная эффективность преобразования механической энергии в электрический ток.The disadvantage of this technical solution is also the insufficient efficiency of conversion of mechanical energy into electric current.

Близким по технической сущности к предложенному является электрический генератор [RU 2654079, С2, Н02К 35/02, 16.05.2018], Closest to the technical nature of the proposed is an electric generator [RU 2654079, C2, NC 35/02, 16.05.2018],

содержащий цилиндрический корпус, два магнитных сердечника цилиндрической формы с осевой намагниченностью, размещенных внутри цилиндрического корпуса и обращенных друг к другу одноименными полюсами, две цилиндрические катушки с осевыми обмотками, размещенные на цилиндрическом корпусе над соответствующими магнитными сердечниками, и цилиндрическую катушку с радиальной обмоткой, расположенной на цилиндрическом корпусе между цилиндрическими катушками с осевыми обмотками.containing a cylindrical body, two cylindrical magnetic cores with axial magnetization located inside the cylindrical body and facing each other with the same poles, two cylindrical coils with axial windings placed on the cylindrical body above the corresponding magnetic cores, and a cylindrical coil with a radial winding located on cylindrical housing between cylindrical coils with axial windings.

Недостатком этого технического решения является относительно низкая эффективность преобразования механической энергии в электрический ток.The disadvantage of this technical solution is the relatively low efficiency of conversion of mechanical energy into electric current.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является магнитоэлектрический генератор переменного тока [RU 2130679, C1, Н02К 16/00, 20.05.1999], содержащий, ротор в виде одного или нескольких дисков с постоянными магнитами по окружности дисков и статор, состоящий из набора катушек на сердечниках-магнитопроводах, при этом, диски ротора выполнены из диэлектрического материала, сердечники-магнитопроводы статора выполнены в виде дуг, охватывающих магниты роторы от полюса к полюсу, и имеют переменное сечение, причем у полюсов магнитов их форма соответствует форме магнитов, а с удалением от полюсов сечение магнитопроводов увеличивается, при этом каждый магнитопровод статора выполнен сплошным для всех дисков ротора, выступы магнитопроводов входят в промежутки между дисками ротора, а катушки выполнены на свободных участках магнитопроводов.The closest in technical essence to the proposed is a magnetoelectric alternator [RU 2130679, C1, NC 16/00, 20.05.1999], containing a rotor in the form of one or more disks with permanent magnets around the circumference of the disks and a stator consisting of a set of coils the cores of the magnetic cores, while the rotor disks are made of dielectric material, the cores of the stator magnetic cores are made in the form of arcs spanning the rotor magnets from pole to pole, and have a variable cross section, and at the poles of the magnets their shape is sponds to the form of magnets, and the distance from the poles of the magnetic cores section increases, wherein each magnetic stator formed to be continuous for all rotor discs, magnetic circuits includes projections in the gaps between rotor discs, and a coil provided on the free sections of the magnetic cores.

Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкая частота перемагничивания магнитопровода (равна частоте источника механической энергии), что не позволяет повысить габаритную мощность генератора и эффективность преобразования механической энергии в электрическую.The disadvantage of the closest technical solution is the relatively low frequency of magnetic reversal of the magnetic circuit (equal to the frequency of the source of mechanical energy), which does not allow to increase the overall power of the generator and the efficiency of conversion of mechanical energy into electrical energy.

Этот обусловлено тем, что, даже если объединения в один поток получаемых потоков от нескольких дисков ротора, то имеются существенные ограничения, связанные с тем, что даже сели все диски находятся на одной идеальной одинаковой по длине и диаметру оси, то добиться их синхронной работы во времени чрезвычайно трудно ввиду невозможности изготовления абсолютно идентичных дисков и возможных изменений их механических характеристик в процессе работы.This is due to the fact that even if combining the streams from several rotor disks into one stream, there are significant limitations associated with the fact that even all the disks are mounted on the same axis with the same length and diameter, then to achieve their synchronous operation time is extremely difficult due to the impossibility of making absolutely identical discs and possible changes in their mechanical characteristics during operation.

Решаемая задача заключается в создании генератора, обеспечивающего повышенную частоту преобразования механической энергии в электрическую.The problem to be solved is to create a generator that provides an increased frequency of conversion of mechanical energy into electrical energy.

Технический результат заключается в повышении частоты преобразования механической энергии в электрическую.The technical result is to increase the frequency of conversion of mechanical energy into electrical energy.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается в генераторе, содержащем О-образный магнитопровод со спрямленными вертикальными элементами, каждый из которых содержит верхнюю и нижнюю рабочие катушки, соединенные в единую электрическую цепь, выход которой является выходом генератора, а один из вертикальных элементов магнитопровода выполнен с зазором, обеспечивающим прохождение через него края плоского диска, который приводится во вращение источником механической энергии на котором последовательно закреплены пары постоянных магнитов с чередующимися направлениями полярности по окружности, которая проходит через зазор в упомянутом вертикальном элементе магнитопровода при вращении диска, согласно полезной модели, магнитопровод выполнен в виде группы составных магнитопроводов аналогичной конструкции, количество которых равно числу магнитов на плоском диске, а выходы рабочих катушек соединены параллельно-последовательно.The problem is solved, and the required technical result is achieved in a generator containing an O-shaped magnetic circuit with straightened vertical elements, each of which contains upper and lower working coils connected in a single electrical circuit, the output of which is the generator output, and one of the vertical magnetic circuit elements made with a gap that ensures the passage through it of the edge of a flat disk, which is driven by a source of mechanical energy on which sequentially According to the utility model, pairs of permanent magnets with alternating polarity directions along a circle that passes through the gap in the said vertical element of the magnetic circuit are made as a group of composite magnetic circuits of a similar design, the number of which is equal to the number of magnets on a flat disk, and the outputs coils are connected in parallel-series.

На чертеже представлен электрический генератор совместно с приводом источника механической энергии.The drawing shows an electric generator together with a drive source of mechanical energy.

На чертеже обозначены:In the drawing indicated:

1 - магнитопровод с зазором (в правом по чертежу вертикальном элементе);1 - magnetic core with a gap (in the right-hand vertical drawing of the element);

2 - рабочие обмотки;2 - working winding;

3 - плоский диск;3 - flat disk;

4 - пары постоянных магнитов;4 - pairs of permanent magnets;

5 - ось диска;5 - disk axis;

6 - скользящие опоры.6 - sliding support.

Электрический генератор состоит из вращающегося закрепленного на оси 5 диска 3. Ось 5 вращается в скользящих опорах 6. На плоском диске 3 по окружности радиусом R закреплено в частном случае четное число n постоянных магнитов 4 прямоугольной формы длиной L и шириной с. Окружность радиусом R проходит через середину магнитов, то есть через точки, находящиеся на пересечении их диагоналей. Постоянные магниты 4 расположены по окружности радиусом R равномерно, то есть на равные углы А=360°/n. Магниты 4 установлены таким образом, чтобы направления магнитных полей соседних по окружности магнитов (в парах) были противоположны.The electric generator consists of a rotating disk 3 fixed on the axis 5. The axis 5 rotates in sliding supports 6. On a flat disk 3 around a circle of radius R, an even number n of permanent magnets 4 of rectangular shape with a length L and width c is fixed. A circle of radius R passes through the middle of the magnets, that is, through the points located at the intersection of their diagonals. Permanent magnets 4 are located around a circle of radius R evenly, that is, at equal angles A = 360 ° / n. The magnets 4 are installed in such a way that the directions of the magnetic fields of the circumferentially adjacent magnets (in pairs) are opposite.

Плоский диск 3 с магнитами 4 вращается в зазоре магнитопровода 1. На магнитопроводе 1 закреплены рабочие обмотки 2.Flat disk 3 with magnets 4 rotates in the gap of the magnetic circuit 1. On the magnetic core 1 is fixed working winding 2.

В частном случае сечение магнитопровода 1 имеет вид прямоугольника со сторонами величиной L и с.In the particular case of the cross section of the magnetic circuit 1 has the form of a rectangle with sides of size L and c.

Магнитопровод 1 может быть единственным или может быть выполнен виде группы составных магнитопроводов, количество которых либо равно числу магнитов n на плоском диске, либо кратно (в 2, 4 и т.д. раз меньше). То есть, угол между точками, расположенными на пересечении диагоналей в разрезах соседних составных магнитопроводов группы должен составлять либо величину А, когда количество магнитов 4 равно количеству составных The magnetic circuit 1 can be unique or can be made as a group of composite magnetic circuits, the number of which is either equal to the number of magnets n on a flat disk, or a multiple of (2, 4, etc., less). That is, the angle between the points located at the intersection of the diagonals in the cuts of the adjacent composite magnetic circuits of the group should be either the value A, when the number of magnets 4 is equal to the number of composite

магнитопроводов группы, либо этому углу, умноженному на коэффициент кратности (2, 4 и т.д.).group magnetic circuits, or this angle multiplied by the multiplicity factor (2, 4, etc.).

Работает электрический генератор следующим образом.Works electric generator as follows.

При вращении плоского диска 3 положение магнитов 4 относительно магнитопровода 1 постоянно меняется. При совпадении в некоторый момент времени положения средних точек на магнитопроводе и любого из магнитов магнитный поток в магнитопроводе 1 максимален. При дальнейшем вращении плоского диска 3 происходит уменьшение магнитного потока в магнитопроводе 1 за счет магнитного поля соседнего магнита 4, направление которого противоположно. Таким образом, при вращении плоского диска 3 в магнитопроводе 1 возникает изменяющийся по направлению магнитный поток, который наводит в рабочих обмотках 2 э.д.с.During the rotation of the flat disk 3, the position of the magnets 4 relative to the magnetic core 1 is constantly changing. If the position of the middle points on the magnetic core and any of the magnets coincide at some instant of time, the magnetic flux in the magnetic core 1 is maximum. With further rotation of the flat disk 3, the magnetic flux in the magnetic core 1 decreases due to the magnetic field of the adjacent magnet 4, the direction of which is opposite. Thus, during the rotation of the flat disk 3 in the magnetic core 1, a magnetic flux changing in direction arises, which induces in the working windings 2 emf.

Если указанное выше соотношение магнитов 4 и составных магнитопроводов группы соблюдается, то фазы изменения э.д.с. в разных рабочих обмотках 2, либо совпадают, либо отличаются на 180°. Поэтому при соответствующем соединении выводов рабочих обмотках 2 возможно их параллельное, параллельно-последовательное или последовательное соединение для получения однофазового переменного напряжения.If the above ratio of magnets 4 and composite magnetic cores of the group is observed, then the phase of the emf changes. in different working windings 2, either coincide or differ by 180 °. Therefore, with a suitable connection of the leads of the working windings 2, it is possible that they are parallel, parallel-series or series-connected to produce a single-phase alternating voltage.

При другом соотношении числа магнитов и магнитопроводов, а также их взаимном расположении возможно получение, например, трехфазного напряжения.With a different ratio of the number of magnets and magnetic circuits, as well as their mutual arrangement, it is possible to obtain, for example, a three-phase voltage.

Таким образом, в предложении заявителя достигается требуемый технический результат, заключающийся в повышении частоты преобразования механической энергии в электрическую. Причем, частота, с которой происходит изменение направления магнитного потока, то есть частота перемагничивания, пропорциональна величине радиуса R и частоте вращения плоского диска 3 с магнитами и обратно пропорциональна длине магнитов L. Габаритная мощность предлагаемого генератора пропорциональна частоте перемагничивания. При этом, благодаря тому, что магнитопровод выполнен в виде группы составных магнитопроводов Thus, in the proposal of the applicant achieved the required technical result, which consists in increasing the frequency of conversion of mechanical energy into electrical energy. Moreover, the frequency with which the change in the direction of the magnetic flux occurs, that is, the frequency of magnetization reversal, is proportional to the radius R and the frequency of rotation of the flat disk 3 with magnets and inversely proportional to the length of the magnets L. The overall power of the proposed generator is proportional to the frequency of magnetization reversal. In this case, due to the fact that the magnetic circuit is made in the form of a group of composite magnetic circuits

аналогичной конструкции, количество которых равно числу магнитов на плоском диске, когда выходы рабочих катушек соединены параллельно-последовательно, обеспечивается возможность сбора в единый поток частных потоков с выходов рабочих потоков для получения максимальной частоты генератора.A similar design, the number of which is equal to the number of magnets on a flat disk, when the outputs of the working coils are connected in parallel-series, it is possible to collect private streams from the outputs of the working streams to obtain a maximum frequency of the generator.

Claims

An electric generator containing an O-shaped magnetic core with straightened vertical elements, each of which contains upper and lower working coils connected in a single electrical circuit, the output of which is the generator output, and one of the vertical elements of the magnetic circuit is made with a gap ensuring the passage through it a flat disk, which is driven by a source of mechanical energy, on which pairs of permanent magnets with alternating directions of the field are successively fixed the fury around the circumference that passes through the gap in the said vertical element of the magnetic circuit when the disk rotates, characterized in that the magnetic circuit is made as a group of composite magnetic circuits of a similar design, the number of which is equal to the number of magnets on a flat disk, and the outputs of the working coils in a single electrical circuit are connected in parallel consistently.