RU2112308C1

RU2112308C1 - Permanent-magnet current generator

Info

Publication number: RU2112308C1
Application number: RU95107226A
Authority: RU
Inventors: Леонид Васильевич Даниленко
Original assignee: Леонид Васильевич Даниленко
Priority date: 1995-05-04
Filing date: 1995-05-04
Publication date: 1998-05-27
Also published as: RU95107226A

Abstract

FIELD: generator manufacture. SUBSTANCE: generator has two wound stators and permanent-magnet rotor placed between them with its permanent magnets facing stators with like poles; stators carry magnetic cores stacked of electric steel laminations. EFFECT: improved repairability. 5 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для производства промышленного тока. The invention relates to the field of electrical engineering and can be used to produce industrial current.

Известные генераторы электрического тока, дающие возможность производить электроэнергию при определенных условиях, а именно: генератор должен содержать статор, ротор, в пазах которых производится намотка и укладка соответствующего числа и определенной формы роторных и статорных обмоточных витков провода соответствующего сечения [1]. Known electric current generators that make it possible to produce electricity under certain conditions, namely: the generator must contain a stator, a rotor, in the grooves of which are wound and laid the appropriate number and shape of the rotor and stator winding turns of the wire of the corresponding cross section [1].

Ротор конструктивно должен находиться внутри статора и вращаться по оси с определенной скоростью с помощью внешнего силового устройства, которое приводит ротор во вращательное движение [2]. The rotor should be structurally located inside the stator and rotate along the axis with a certain speed using an external power device that drives the rotor in rotational motion [2].

При пересечении витками ротора магнитного потока статора в них наводится ЭДС. When the turns of the rotor cross the magnetic flux of the stator, an EMF is induced in them.

Однако, эти генераторы имеют недостаток в том, что для их изготовления необходимы статор, ротор с соответствующим числом и определенной формы обмоточных витков провода соответствующего сечения. Ротор генератора конструктивно должен находиться внутри статора. However, these generators have the disadvantage that a stator, a rotor with an appropriate number and a certain shape of winding turns of a wire of a corresponding section are necessary for their manufacture. The generator rotor should be structurally located inside the stator.

Такие физико-технические и механические требования к генераторам потребовали создания сложных электрических машин, основные электромагнитные процессы которых протекают внутри самой машины, скрытые от визуальных наблюдений и контроля работы генераторов. Such physical, technical and mechanical requirements for generators required the creation of complex electrical machines, the main electromagnetic processes of which occur inside the machine itself, hidden from visual observations and monitoring the operation of generators.

Кроме того, современные генераторы имеют одну общую ось ротора, которая вместе с общим весом ротора пересекает всю внутреннюю продольную часть статора. Кроме того, при аварийных ситуациях, случающихся по техническим причинам внутри генератора, он полностью должен быть отключен от нагрузки и остановлен для выяснения причин и обстоятельств такой аварии и ремонта машины в целом. Ремонтные работы поврежденного генератора представляют собой длительный во времени процесс с привлечением дополнительно-денежных средств и людских ресурсов. In addition, modern generators have one common rotor axis, which, together with the total weight of the rotor, intersects the entire inner longitudinal part of the stator. In addition, in emergency situations that occur for technical reasons inside the generator, it must be completely disconnected from the load and stopped to find out the causes and circumstances of such an accident and repair the machine as a whole. Repair work of a damaged generator is a time-consuming process involving additional cash and human resources.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и максимальному количеству сходных признаков является магнитный генератор электрического тока, содержащий два статора с обмотками и размещенный между статорами ротор с постоянными магнитами, обращенными полюсами к статорам [3]. The closest to the invention in terms of technical nature and the maximum number of similar features is a magnetic electric current generator containing two stators with windings and a rotor with permanent magnets located between the stators, the poles facing the stators [3].

Целью изобретения является повышение удобства обслуживания и ремонта. The aim of the invention is to improve the convenience of maintenance and repair.

Указанная цель достигается тем, что в магнитном генераторе электрического тока, содержащим два статора с обмотками и размещенный между статорами ротор с постоянными магнитами, обращенными полюсами к статорам, статоры и ротор выполнены из магнитного материала, на статорах установлены магнитоприемники, набранные из листов электротехнической стали, на которых размещены катушки обмотки, а магниты обращены к каждому из статора одноименными полюсами. This goal is achieved by the fact that in the magnetic generator of electric current containing two stators with windings and a rotor with permanent magnets placed between the stators facing the stators, the stators and rotor are made of magnetic material, magnetic receivers mounted on the stators are assembled from sheets of electrical steel, on which the winding coils are placed, and the magnets face each of the stator poles of the same name.

Ротор из немагнитного материала имеет ту же форму конструкции, что и статоры. По его окружности вмонтированы шесть постоянных магнитов. Ротор имеет собственную рабочую ось, приводимую во вращательное движение внешней силовой установкой. A rotor made of non-magnetic material has the same design form as the stators. Six permanent magnets are mounted around its circumference. The rotor has its own working axis, driven into rotational motion by an external power plant.

В основу механизма физических процессов настоящего магнитного генератора электрического тока заложена известная из электротехники магнитная и электромагнитная индукция. The basis of the mechanism of physical processes of a real magnetic generator of electric current is the magnetic and electromagnetic induction known from electrical engineering.

При таком техническом решении может быть создан конструктивно новый вид электротехнического устройства для производства электроэнергии, которое исполнено из отдельных независимых друг от друга механически и электротехнически агрегатов со свободным доступом для осмотра и ремонта статора и ротора. Кроме того, это дает возможность при определенном расположении магнитов на пассивном роторе по отношению к рабочим зазорам магнитоприемников, а также при определенных углах сдвига постоянных магнитов по отношению к магнитоприемникам, получать на выходе генератора переменные токи и напряжения необходимой формы в 1, 2, 3-фазном видах;
постоянные по направлению и силе тока со знаком "+";
постоянные по направлению и силе тока со знаком "-";
постоянного тока в линии со знаком "±".With this technical solution, a constructively new type of electrical device for generating electricity can be created, which is made of separate mechanically and electrotechnically independent units with free access for inspection and repair of the stator and rotor. In addition, this makes it possible, at a certain arrangement of magnets on the passive rotor with respect to the working gaps of the magnetic receivers, as well as at certain shear angles of the permanent magnets with respect to the magnetic receivers, to obtain alternating currents and voltages of the required shape at the output of the generator in 1, 2, 3- phase species;
constant in direction and current strength with a "+"sign;
constant in direction and amperage with a "-"sign;
direct current in the line with the sign "±".

Указанные токи, напряжения, их формы в настоящем генераторе можно получить путем соединения обмоток магнитоприемников статоров по известной в электротехнике схеме соединения обмоток. В качестве основных элементов генератора применены два однотипных одинаковых статора независимых механически и электрически друг от друга, ротора и остальных частей устройства. The indicated currents, voltages, and their shapes in this generator can be obtained by connecting the windings of the stator magnetic receivers according to the winding connection scheme known in electrical engineering. As the main elements of the generator, two identical stators of the same type are used, mechanically and electrically independent, independent of each other, the rotor, and other parts of the device.

Данный генератор электрического тока свободен от физико-технических перенапряжений тяжелых условий работы, которые присущи известным в электротехнике современным электрическим машинам. This electric current generator is free of physical and technical overvoltages of severe working conditions, which are inherent in modern electric machines known in electrical engineering.

Сопоставительный анализ с наиболее близким аналогом показывает, что заявляемый "магнитный генератор электрического тока" отличается от него тем, что ротор и статоры являются самостоятельными, раздельными и независимыми в конструкции и механике и отделены друг от друга как гальванически, так и в схематическом решении проблемы, что соответствует критерию "новизна". Comparative analysis with the closest analogue shows that the claimed "magnetic electric current generator" differs from it in that the rotor and stators are independent, separate and independent in design and mechanics and are separated from each other both galvanically and in a schematic solution to the problem, which meets the criterion of "novelty."

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другим техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенное отличие". Comparison of the claimed solution not only with the prototype, but also with other technical solutions in this technical field did not allow us to identify in them the features that distinguish the claimed solution from the prototype, which allows us to conclude that the criterion is "significant difference".

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 и 2 изображен общий вид магнитного генератора электрического тока, вид сбоку и спереди, а цифрами обозначены его основные детали магнитообразующие и генерирующие ЭДС устройства, и отдельные агрегаты в целом. The invention is illustrated in the drawing, where in FIG. Figures 1 and 2 show a general view of the magnetic generator of electric current, a side view and a front view, and the numbers indicate its main parts, magneto-generating and EMF generating devices, and individual units as a whole.

Магнитный генератор электрического тока содержит два статора 1 правый и левый и размещенный между ними ротор 2 с постоянными магнитами 3, обращенными к каждому из статоров 1 одноименными полюсами. Статоры 1 и ротор 2 выполнены из немагнитного материала. На статорах 1 установлены магнитоприемники 4, набранные из листов электротехнической стали, на которых размещены катушки обмотки 5. The magnetic electric current generator contains two stators 1 right and left and a rotor 2 located between them with permanent magnets 3 facing each of the stators 1 with the same poles. Stators 1 and rotor 2 are made of non-magnetic material. On the stators 1, magnetic receivers 4 are installed, assembled from sheets of electrical steel, on which the winding coils 5 are placed.

Статоры 1 установлены на основаниях 6, которые закреплены на железобетонном основании 7. The stators 1 are installed on the bases 6, which are fixed on a reinforced concrete base 7.

Ротор 2 также выполнен из немагнитного материала (сплавы алюминия, бронзы и т.п.) и имеет центральное отверстие для крепления рабочей оси 8, которая закреплена на основании 9 в шарикоподшипниках 10. Отверстия, болты, их расположение и другие детали показаны на фиг. 1 и 2. The rotor 2 is also made of non-magnetic material (aluminum, bronze alloys, etc.) and has a central hole for mounting the working axis 8, which is mounted on the base 9 in ball bearings 10. The holes, bolts, their location and other details are shown in FIG. 1 and 2.

На фиг. 3 чертежа показана половина пластины для набора сердечника 11 магнитоприемника 4; на фиг. 4 чертеж в сборе магнитоприемника из двух половин пластин 12 и электротехнической стали (пармалой, феррит), где показаны рабочий зазор 13 магнитоприемника 4, рабочий зазор 14 между магнитоприемником 4 и магнитом 5 ротора 2, каркасы 15 катушек обмотки 5 из медных проводов 16, зазор 17 для регулировки магнитного поля в сердечнике 11. In FIG. 3 of the drawing shows a half plate for a set of core 11 of the magnetic receiver 4; in FIG. 4 is a drawing of an assembly of a magnetic receiver from two halves of the plates 12 and electrical steel (Parmaloy, ferrite), which shows the working gap 13 of the magnetic receiver 4, the working gap 14 between the magnetic receiver 4 and the magnet 5 of the rotor 2, the frames 15 of the winding coils 5 of copper wires 16, the gap 17 to adjust the magnetic field in the core 11.

На фиг.5 показано крепление магнита 5. Figure 5 shows the fastening of the magnet 5.

Сердечник ротора 11 магнитоприемника 4 собирают из материала с большой магнитной проницаемостью, которым может быть специальная электротехническая сталь толщиной 0,35-0,5 мм. Каждый такой лист стали сердечника 11 магнитоприемника 4 изолируется друг от друга специальным клеем или специальной пленкой. The core of the rotor 11 of the magnetic receiver 4 is assembled from a material with high magnetic permeability, which can be special electrical steel with a thickness of 0.35-0.5 mm. Each such sheet of steel of the core 11 of the magnetic receiver 4 is isolated from each other with a special glue or a special film.

Для фиксации ширины рабочего зазора 13 магнитоприемника 4 он заполняется прокладкой из фосфортовой бронзы, или заменяющим ее немагнитным материалом. Рабочий зазор 17 может быть воздушным. To fix the width of the working gap 13 of the magnetic receiver 4, it is filled with a lining of phosphor bronze, or a non-magnetic material replacing it. The working gap 17 may be air.

Конструктивно сердечник 11 магнитоприемника 4 набирается из определенного числа половин пластин 12. Structurally, the core 11 of the magnetic receiver 4 is drawn from a certain number of halves of the plates 12.

Набор пакета сердечника 11 может быть от 50 см до нескольких метров. Собранный сердечник 11 магнитоприемника 4 устанавливается на свое место в пассивном статоре 1 с помощью двух кольцевых "обручей" с соответствующими отверстиями, через которые проходят болты крепления "обручей" магнитоприемников 4 и магнитов 3 с противоположных сторон статора 1. Детальная операция этой работы изображена на фиг.5. The set of core package 11 can be from 50 cm to several meters. The assembled core 11 of the magnetic receiver 4 is installed in its place in the passive stator 1 using two annular "hoops" with the corresponding holes through which the bolts of the "hoops" of the magnetic receivers 4 and magnets 3 pass from opposite sides of the stator 1. A detailed operation of this operation is shown in FIG. .5.

Работа магнитного генератора электрического тока заключается в том, что с помощью привода посторонней механической силы, действующей на рабочую ось 8 магнитного ротора 2, он начинает вращаться вокруг своей оси 8, увлекая вместе с собой в это круговое движение постоянные магниты 3, которые при вращении, проходя мимо рабочего зазора 13 магнитоприемников 4 статоров 2, создают в его сердечнике 11 переменное магнитное поле, которое в свою очередь наводит ЭДС в обмотках 5 магнитоприемников 4, которая с помощью соединительных проводников выводится на соответствующие клеммы. После достижения магнитным ротором 2 необходимых оборотов и показания электроизмерительным киловольтметром расчетного напряжения к выходу генератора подключается нагрузка. The work of the magnetic generator of electric current is that with the help of a drive of extraneous mechanical force acting on the working axis 8 of the magnetic rotor 2, it starts to rotate around its axis 8, carrying along with it in this circular motion permanent magnets 3, which, when rotated, passing by the working gap 13 of the magnetic receivers 4 of the stators 2, create in its core 11 an alternating magnetic field, which in turn induces an EMF in the windings 5 of the magnetic receivers 4, which is connected to the connecting conductors corresponding terminals. After the magnetic rotor reaches 2 necessary revolutions and the reading of the rated voltage by the kilovoltmeter, the load is connected to the generator output.

Может быть предпринята попытка перевода генератора в режим самовозбуждения. An attempt can be made to put the generator into self-excitation mode.

Данный магнитный генератор электрического тока устанавливается и монтируется в отдельном небольшом электротехническом помещении, в котором предусмотрены вытяжные и приточные вентиляторы, соответствующие электроизмерительные приборы, силовой коммутатор, трансформатор(ры) и защиты цепей машины и др. При этом никаких других операций или регулировок дополнительно производить не требуется. This magnetic electric current generator is installed and mounted in a separate small electrical room, in which exhaust and supply fans, relevant electrical measuring devices, a power switch, transformer (s) and machine circuit protection, etc. are provided. In addition, no other operations or adjustments are necessary required.

Применение на практике данного технического решения даст выгодный положительный эффект в вопросе экономии металла, резкого улучшения качественных показателей работы предлагаемого генератора во всех технических отношениях, упрощая и удешевляя все процессы от проекта до изготовления и эксплуатации электрических машин. The practical application of this technical solution will give a beneficial positive effect on the issue of saving metal, a sharp improvement in the quality indicators of the proposed generator in all technical respects, simplifying and cheapening all processes from the project to the manufacture and operation of electrical machines.

Claims

A magnetic electric current generator comprising two stator with windings and a rotor with permanent magnets between the stators facing the poles to the stators, characterized in that the stators and rotor are made of non-magnetic material, magnetic detectors are installed on the stators, assembled from sheets of electrical steel on which are placed winding coils, and magnets facing each of the stators with the same poles.