RU2346378C1 - Electrical radial motion machine - Google Patents

Electrical radial motion machine Download PDF

Info

Publication number
RU2346378C1
RU2346378C1 RU2007139044/09A RU2007139044A RU2346378C1 RU 2346378 C1 RU2346378 C1 RU 2346378C1 RU 2007139044/09 A RU2007139044/09 A RU 2007139044/09A RU 2007139044 A RU2007139044 A RU 2007139044A RU 2346378 C1 RU2346378 C1 RU 2346378C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
channels
machines
machine
current
liquid metal
Prior art date
Application number
RU2007139044/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Севость нович Курбасов (RU)
Александр Севостьянович Курбасов
Original Assignee
Александр Севостьянович Курбасов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Севостьянович Курбасов filed Critical Александр Севостьянович Курбасов
Priority to RU2007139044/09A priority Critical patent/RU2346378C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2346378C1 publication Critical patent/RU2346378C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: invention refers to the sphere of electrical engineering and may find implementation in such technical industries as nuclear power generation, metallurgy and others. The electrical machine consists of a housing represented by two pipe sections (the inner one and the outer one) and encasing twelve channels that taper in the direction from the outer pipe to the inner one. Liquid metal flows through the channels. Between the channels there are permanent magnets arranged that generate a magnetic flux in the channels. As a result of the current (that circulates through the channels) interacting with the channels electromotive force is induced in the liquid metal mass.
EFFECT: simplification of the current drainage system and, consequently, machine design which ultimately results in reduction of manufacturing costs due to the channel sections serial connection to external circuit.
2 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в металлургии, энергетике, химии.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used in metallurgy, energy, chemistry.

Существо предложения. Принцип действия.The essence of the proposal. Operating principle.

Существует два класса электрических машин: вращательного и поступательного движения. Преобразование энергии в них связано с наличием электромагнитной силы и электродвижущей силы (ЭДС).There are two classes of electric machines: rotational and translational motion. The energy conversion in them is associated with the presence of electromagnetic force and electromotive force (EMF).

Значение электромагнитной силы - F можно представить, как векторное произведение суммарного магнитного потока - Ф на суммарный ток - I, взаимодействующий с потоком Ф.The value of the electromagnetic force - F can be represented as the vector product of the total magnetic flux - Ф by the total current - I, interacting with the flux F.

Figure 00000001
Figure 00000001

ЭДС машины - Е можно представить, как векторное произведение суммарного магнитного потока Ф на линейную скорость подвижной части машины - V.The EMF of the machine - E can be represented as the vector product of the total magnetic flux Φ by the linear velocity of the moving part of the machine - V.

Figure 00000002
Figure 00000002

Для машин вращательного и поступательного движения возможны четыре комбинации расположения векторов F, Ф и I относительно оси машины А-А. На фиг.1 дано расположение векторов у наиболее распространенного типа электромашин, когда ток направлен вдоль оси А-А и поток радиально к ней; на фиг.2 векторы I и Ф поменялись местами - это дисковые электрические машины. На фиг.3 и 4 даны комбинации расположения векторов F, Ф и I относительно оси А-А для машин поступательного движения. Так использованы четыре комбинации расположения векторов относительно оси А-А. Всего возможны шесть комбинаций расположения векторов F, Ф и I относительно оси А-А, следовательно, может и должен существовать третий класс электрических машин.For rotational and translational motion machines, four combinations of the arrangement of the vectors F, Ф and I are possible with respect to the axis of the machine AA. Figure 1 shows the location of the vectors of the most common type of electric machines, when the current is directed along the axis AA and the flow radially to it; in figure 2, the vectors I and F have changed places - these are disk electric machines. Figures 3 and 4 show combinations of the arrangement of the vectors F, F, and I relative to the axis AA for translational motion machines. So we used four combinations of the arrangement of vectors relative to the axis AA. In total, there are six possible combinations of the arrangement of the vectors F, Ф and I relative to the axis AA, therefore, a third class of electrical machines can and must exist.

Третьим классом электрических машин могут быть машины радиального движения. Расположение векторов F, Ф и I для них относительно оси А-А дано на фиг.5 и 6. Здесь, как и для классов вращательного и поступательного движения, рассмотрены различные варианты расположения векторов Ф и I при сохранении радиального направления вектора F. Если машина по варианту фиг.5 имеет круглое поперечное сечение, то векторы индукции от потока Ф замыкаются по концентрическим окружностям относительно оси А-А. Благодаря этому в машине варианта по фиг.5 устройство системы возбуждения индуктор может быть более простым при использовании постоянных магнитов, что затруднено по варианту фиг.6.The third class of electrical machines can be radial motion machines. The location of the vectors F, Ф and I for them relative to the axis A-A is given in Figs. 5 and 6. Here, as for the classes of rotational and translational motion, various options for the location of the vectors Ф and I are considered while maintaining the radial direction of the vector F. If the machine according to the variant of FIG. 5 has a circular cross section, then the induction vectors from the flux Ф are closed along concentric circles relative to the axis AA. Due to this, in the machine of the embodiment of FIG. 5, the device of the excitation system, the inductor can be simpler using permanent magnets, which is difficult in the embodiment of FIG. 6.

Поскольку электромагнитные силы в электрических машинах радиального движения должны быть направлены всегда радиально в сторону центральной оси, то радиальные каналы должны быть суживающимися по направлению к центральной оси А-А, а подвижной массой, перемещающейся в каналах, должны быть ионизированные газы или жидкость, в том числе расплавленный металл.Since the electromagnetic forces in electric radial motion machines must always be directed radially towards the central axis, the radial channels should be tapering towards the central axis AA, and the moving mass moving in the channels should be ionized gases or liquid, including including molten metal.

Аналогом предлагаемой электрической машины может быть МГД-генератор по патенту ЕР 0058266 опубл. 25.08.1982 г. (3).An analogue of the proposed electric machine can be a MHD generator according to patent EP 0058266 publ. 08/25/1982 (3).

Специфика конструкции и принцип действия электрических машин радиального действия по данному изобретению представлены в машине на примере генераторного режима по варианту фиг.5, эскиз поперечного сечения которого представлен на фиг.7 и продольного сечения на фиг.8. На фиг.7 обозначены корпус машины 1, радиальные каналы 2, элементы системы возбуждения 3 в виде постоянных магнитов, а также показано направление тока I знаком +, расположение векторов F, Ф и I для части каналов, и обозначена полярность постоянных магнитов N, S; на фиг.8 показаны направление тока I, сил F и электроды 4 для подвода тока I к каналам от внешнего напряжения, выполненные в виде металлических пластин, примыкающих к кромкам каналов.The specifics of the design and the principle of operation of electric machines of radial action according to this invention are presented in the machine by the example of the generator mode according to the embodiment of FIG. 5, a cross-sectional sketch of which is shown in FIG. 7 and a longitudinal section in FIG. In Fig. 7, the machine body 1, the radial channels 2, the elements of the excitation system 3 in the form of permanent magnets are indicated, and the current direction I is shown with a + sign, the location of the vectors F, Ф and I for part of the channels, and the polarity of the permanent magnets N, S is indicated ; on Fig shows the direction of current I, forces F and electrodes 4 for supplying current I to the channels from external voltage, made in the form of metal plates adjacent to the edges of the channels.

В качестве подвижной массы для генераторного режима обычно принимаются ионизированные газы: низко- или высокотемпературная плазма, подводимые через сопло 5 к суженым участкам каналов в районе центральной оси А-А с повышенным давлением. Кинетическая энергия подведенных газов расходуется на преодоление электромагнитных сил F, а движение проводящей массы - проводника - со скоростью V обеспечивает создание ЭДС на электродах 4 и тока I во внешней цепи.As a moving mass for the generator mode, ionized gases are usually accepted: low- or high-temperature plasma, supplied through nozzle 5 to the narrowed portions of the channels in the region of the central axis AA with increased pressure. The kinetic energy of the supplied gases is spent on overcoming the electromagnetic forces F, and the movement of the conductive mass - the conductor - with a speed V ensures the creation of EMF on electrodes 4 and current I in the external circuit.

Как и машины класса вращательного и поступательного движения машина радиального движения способна работать и в двигательном режиме. В этом случае подвижная масса, подведенная к радиальным каналам из полости между корпусом и элементами индуктора будет поступать под воздействием силы F в продольную полость, расположенную по оси А-А, создавая напор, обеспечивающий продвижение массы вне машины.Like machines of the rotational and translational motion class, the radial motion machine is also capable of operating in the motor mode. In this case, the movable mass, brought to the radial channels from the cavity between the housing and the inductor elements, will come under the influence of force F into the longitudinal cavity located along axis AA, creating a head that ensures the mass moves outside the machine.

В режиме генератора ионизированная масса (ионизированный газ) подводится с повышенным давлением к участку трубы 5, служащим соплом, и далее по радиальным каналам в полость корпуса 1, где утилизируется.In the generator mode, the ionized mass (ionized gas) is supplied with increased pressure to the pipe section 5, which serves as a nozzle, and then through the radial channels into the cavity of the housing 1, where it is disposed of.

Подвижная масса рассмотрена в виде ионизированных газов или жидкостей.The moving mass is considered in the form of ionized gases or liquids.

Не исключено, что в электрических машинах радиального движения можно использовать подвижную массу в виде твердого проводника - порошка или других электропроводящих твердых частиц.It is possible that in electric radial motion machines it is possible to use a moving mass in the form of a solid conductor - powder or other electrically conductive solid particles.

В качестве примера известных аналогов предлагаемой машины может быть также рассмотрены электрические машины радиального движения в двигательном режиме для подвижной массы в виде ионизированных газов или жидкостей. Такие машины, называемые магнитодинамической - МГД машиной, используются, хотя не слишком широко, в силу известных недостатков (1, 2).As an example of known analogues of the proposed machine can also be considered electric machines of radial motion in the motor mode for the moving mass in the form of ionized gases or liquids. Such machines, called magnetodynamic - MHD machines, are used, although not too widely, due to known shortcomings (1, 2).

В МГД машинах индукционного типа, подобных линейным асинхронным машинам, значителен воздушный зазор, равный высоте короба, по которому пропускается жидкий металл, это резко снижает коэффициент мощности и КПД машин. Кроме того, значительное усложнение конструкции и ухудшение показателей машин вызывают краевые эффекты, потоки рассеяния и другое.In MHD induction-type machines, similar to linear asynchronous machines, there is a significant air gap equal to the height of the duct through which liquid metal is passed, this sharply reduces the power factor and efficiency of the machines. In addition, a significant complication of the design and deterioration of machine performance cause edge effects, scattering fluxes and more.

МГД машины индукционного типа, подобных линейным асинхронным машинам, значителен воздушный зазор, равный высоте короба, по которому пропускается жидкий металл, это резко снижает коэффициент мощности и КПД машин. Кроме того, значительное усложнение конструкции и ухудшение показателей машин вызывают краевые эффекты, потоки рассеяния и другое.MHD machines of induction type, similar to linear asynchronous machines, have a significant air gap equal to the height of the duct through which liquid metal is passed, this sharply reduces the power factor and efficiency of the machines. In addition, a significant complication of the design and deterioration of machine performance cause edge effects, scattering fluxes and more.

МГД машины кондукционного типа, подобные машинам постоянного тока, имеют низкие энергетические показатели и трудность реализации конструкции, связанную с проблемой подвода тока к металлу в режиме насоса, измеряемому в нескольких сот тысячах ампер при напряжении 2-4 В, что имеет место для насосов большой производительности. Сложной получается и система возбуждения для требуемого магнитного потока из-за больших воздушных зазоров.MHD conductive-type machines, like DC machines, have low energy performance and design difficulties associated with the problem of supplying current to metal in pump mode, measured in several hundred thousand amperes at a voltage of 2-4 V, which is the case for high-capacity pumps . The excitation system for the required magnetic flux is also complicated because of the large air gaps.

Указанные трудности преодолимы в значительной степени в предлагаемом МГД генераторе или МГД насосе радиального движения.These difficulties can be overcome to a large extent in the proposed MHD generator or MHD pump for radial movement.

Согласно фиг.7 у предлагаемой машины вместо одного канала, с большим воздушным зазором по аналогу, число каналов выбрано 12, но возможно и большее число с соответствующим уменьшением воздушного зазора. Площадь канала значительна, но средняя ширина - воздушный зазор - не велика, что позволяет упростить систему возбуждения при использовании постоянных магнитов. Резко (в 12 раз) упрощается система подвода или отвода токов, так как они могут соединяться последовательно внешними перемычками 6, соединяющими выход одного канала с входом смежного канала на противоположной стороне, чем многократно повышается ЭДС, которая пропорциональна суммарной ЭДС каналов, увеличена производительность и мощность генератора. Упрощается конструкция элементов машины и улучшаются энергетические показатели.According to Fig.7, the proposed machine instead of one channel, with a large air gap by analogy, the number of channels is selected 12, but it is also possible a larger number with a corresponding reduction in air gap. The channel area is significant, but the average width — the air gap — is not large, which makes it possible to simplify the excitation system using permanent magnets. The current supply or removal system is sharply (12 times) simplified, since they can be connected in series by external jumpers 6 connecting the output of one channel to the input of an adjacent channel on the opposite side, thereby increasing the EMF many times, which is proportional to the total EMF of the channels, and increasing productivity and power generator. The design of machine elements is simplified and energy indicators are improved.

Предлагаемая конструкция электрической машины в дополнение к существующим классам машин вращательного и поступательного движения, отличается тем, что выполнена с числом каналов больше двух, которые расположены между источниками магнитного поля и сужающихся по направлению к центральной оси машины. Это шаг в область новых технологий. Электрические машины радиального движения могут использоваться в энергетике, в том числе ядерной при прокачке металлов с низкой температурой плавления, а также в других сферах для различных целей.The proposed design of the electric machine, in addition to the existing classes of machines of rotational and translational motion, is characterized in that it is made with the number of channels more than two, which are located between the sources of the magnetic field and tapering towards the central axis of the machine. This is a step in the field of new technologies. Electric radial motion machines can be used in energy, including nuclear, for pumping metals with a low melting point, as well as in other areas for various purposes.

Источники информацииInformation sources

1. Вольдек А.И. «Индукционные магнитодинамические машины с металлическим жидким телом», 1970.1. Voldek A.I. "Induction magnetodynamic machines with a metallic liquid body", 1970.

2. Бирзвалк Ю.А. «Основы теории и расчета кондукционных МГД насосов постоянного тока», 1968.2. Birzvalk Yu.A. "Fundamentals of the theory and calculation of conductive MHD DC pumps", 1968.

3. Патент ЕР 0058266 от 25.08.1982 г.3. Patent EP 0058266 from 08.25.1982

Claims (2)

1. Электрическая машина радиального движения, содержащая цилиндрический индуктор для создания магнитного потока и канал с электропроводящей подвижной массой, в которой электромагнитные и электродвижущие силы создаются от взаимодействия с магнитным полем, отличающаяся тем, что она выполнена с числом каналов больше двух, причем каналы радиально расположены между источниками магнитного поля индуктора и выполнены сужающимися по направлению к центральной оси машины.1. An electric radial motion machine containing a cylindrical inductor for creating a magnetic flux and a channel with an electrically conductive moving mass, in which electromagnetic and electromotive forces are generated from interaction with a magnetic field, characterized in that it is made with the number of channels more than two, and the channels are radially arranged between the sources of the magnetic field of the inductor and made tapering towards the central axis of the machine. 2. Электрическая машина по п.1, отличающаяся тем, что каналы снабжены внешними перемычками, соединяющими их последовательно. 2. The electric machine according to claim 1, characterized in that the channels are equipped with external jumpers connecting them in series.
RU2007139044/09A 2007-10-23 2007-10-23 Electrical radial motion machine RU2346378C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007139044/09A RU2346378C1 (en) 2007-10-23 2007-10-23 Electrical radial motion machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007139044/09A RU2346378C1 (en) 2007-10-23 2007-10-23 Electrical radial motion machine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2346378C1 true RU2346378C1 (en) 2009-02-10

Family

ID=40546874

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007139044/09A RU2346378C1 (en) 2007-10-23 2007-10-23 Electrical radial motion machine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2346378C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2456735C1 (en) * 2011-01-28 2012-07-20 Александр Севостьянович Курбасов Magnetohydrodynamic generator
RU2529744C1 (en) * 2013-04-16 2014-09-27 Владислав Валерьевич Каменский Inertial magnetohydrodynamic generator
RU2626377C1 (en) * 2016-03-09 2017-07-26 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") Method electric machine of radial motion operation
RU187862U1 (en) * 2018-12-14 2019-03-22 Артём Дмитриевич Овчаров MAGNETO-HYDRODYNAMIC GENERATOR OPERATING ON SEA WATER

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2456735C1 (en) * 2011-01-28 2012-07-20 Александр Севостьянович Курбасов Magnetohydrodynamic generator
RU2529744C1 (en) * 2013-04-16 2014-09-27 Владислав Валерьевич Каменский Inertial magnetohydrodynamic generator
RU2626377C1 (en) * 2016-03-09 2017-07-26 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") Method electric machine of radial motion operation
RU187862U1 (en) * 2018-12-14 2019-03-22 Артём Дмитриевич Овчаров MAGNETO-HYDRODYNAMIC GENERATOR OPERATING ON SEA WATER

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102048601B1 (en) An improved dc electric motor/generator with enhanced permanent magnet flux densities
RU2346378C1 (en) Electrical radial motion machine
US7126309B1 (en) Motor
US20190260243A1 (en) Brushed electric motor/generator
KR101872257B1 (en) Magnet generator
US20210234446A1 (en) Electric machine
US4935650A (en) Magnetohydrodynamic turbomachine construction for electric motors and generators
RU2310966C1 (en) Modular gating electro-mechanical transformer
CN108809032B (en) Permanent magnet-based electric machine with improved torque
CN106712333A (en) Design method of no-commutating permanent magnet direct current rotating motor
RU2409886C1 (en) Magnetohydrodynamic generator
RU2397596C1 (en) Unipolar direct current machine with track current collection
Zakharenko et al. Studying the disk unipolar electric drive
CN117730475A (en) Electromagnetic linear motion machine comprising a rod associated with a magnetic element
JP2009136118A (en) Synchronous linear motor
CN211603377U (en) Experimental device for research on liquid metal magnetohydrodynamic power generation
RU2626377C1 (en) Method electric machine of radial motion operation
US20210044188A1 (en) Rotating electrical machine and aircraft having said machine
US2490009A (en) Electromagnetic device
Cabra Design, simulation, prototype, and testing of a notched blade energy generation system
Dmitrievskii et al. A multipole single-phase SMC flux reversal motor for fans
KR101055009B1 (en) Generator and electric motor
RU187862U1 (en) MAGNETO-HYDRODYNAMIC GENERATOR OPERATING ON SEA WATER
RU2771661C1 (en) Cross scheme linear power generator
JP2006006032A (en) Motor and fan motor

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20121024