RU2446548C1 - Low-speed end synchronous generator - Google Patents

Low-speed end synchronous generator Download PDF

Info

Publication number
RU2446548C1
RU2446548C1 RU2011108783/07A RU2011108783A RU2446548C1 RU 2446548 C1 RU2446548 C1 RU 2446548C1 RU 2011108783/07 A RU2011108783/07 A RU 2011108783/07A RU 2011108783 A RU2011108783 A RU 2011108783A RU 2446548 C1 RU2446548 C1 RU 2446548C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
generator
stator
section
sections
Prior art date
Application number
RU2011108783/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Викторович Головизин (RU)
Валерий Викторович Головизин
Original Assignee
Валерий Викторович Головизин
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 Валерий Викторович Головизин filed Critical Валерий Викторович Головизин
Priority to RU2011108783/07A priority Critical patent/RU2446548C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2446548C1 publication Critical patent/RU2446548C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: low-speed end synchronous generator comprising a rotor arranged in the form of a disc from a non-magnetic material with an excitation system based on permanent magnets and a stator with coils, comprises sections, at the same time in each section a stator is made of one circular magnetic conductor arranged in parallel to the rotor and fixed on stiffening ribs of a casing-free generator frame, coils of stator are placed fully in slots, not protruding beyond limits of a magnetic conductor, in an excitation system the permanent magnets are installed on a rotor disc at its one lateral side in parallel to a magnetic conductor of a stator, besides, rotors of each section are arranged on a single shaft, at the same time to coordinate operation of generator sections, a rotor of each following section is displaced relative to the rotor of the previous section by the following angle: Jmag. = 360° : quantity of permanent magnets of the rotor: quantity of generator sections.
EFFECT: reduction of dimensions due to its execution of several sections, considerable reduction of generator diameter, which is especially important for submersible mini hydraulic power plants, reduction of generator weight due to the fact that its units are fixed on the frame of stiffening ribs, and a rotary rotor is equipped with a protective rim, which eliminates the necessity to use a solid casing, increased efficiency factor due to complete usage of stator coil turns placed fully in slots of a magnetic conductor and not having head parts protruding beyond its borders, making it possible to modify generator low speed when used on rivers with various speed of water flow, which is provided by variation of sections number and displacement of a rotor in each section relative to a rotor of a previous section by an angle between magnets, increased reliability of generator's operation, since availability of a frame from stiffening ribs improves cooling of stator coils protecting them against heating.
3 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к усовершенствованию конструкции синхронных генераторов, которые могут быть использованы в ветроэлектростанциях, а также в погружных мини-гидроэлектростанциях.The invention relates to electrical engineering, in particular to the improvement of the design of synchronous generators that can be used in wind power plants, as well as in submersible mini-hydro power plants.

Известен синхронный генератор (1), содержащий ротор с системой возбуждения из постоянных магнитов и статор с катушками, размещенными на стержнях по окружности магнитопровода.Known synchronous generator (1), containing a rotor with an excitation system of permanent magnets and a stator with coils placed on the rods around the circumference of the magnetic circuit.

Размещение катушек на половине длинны стержня приводит к недоиспользованию объема стали сердечника, что в конечном счете не позволяет координально улучшить массогабаритные показатели генератора.The placement of the coils at half the length of the rod leads to the underutilization of the volume of steel core, which ultimately does not allow to coordinately improve the overall dimensions of the generator.

Наиболее близким к заявленному генератору является синхронный электрический генератор (2), содержащий двойной статор, то есть статор, состоящий из двух частей с кольцевыми магнитопроводами, расположенными соосно и параллельно друг другу, между которыми размещен диск ротора с системой возбуждения, состоящей из постоянных магнитов, установленных на диске из немагнитного материала с двух сторон симметрично, одноименными полюсами навстречу друг другу. В радиальных пазах магнитопроводов статора по окружности уложены катушки, соединенные между собой, образующие обмотку статора, причем лобовые части катушек выступают за боковые плоскости магнитопроводов.Closest to the claimed generator is a synchronous electric generator (2), containing a double stator, that is, a stator consisting of two parts with annular magnetic circuits arranged coaxially and parallel to each other, between which is placed a rotor disk with an excitation system consisting of permanent magnets, mounted on a disk of non-magnetic material from two sides symmetrically, with the same poles towards each other. In the radial grooves of the stator magnetic circuits, coils are connected around each other to form a stator winding, and the frontal parts of the coils protrude beyond the side planes of the magnetic circuits.

Данный генератор обладает большими массогабаритными показателями и невысоким кпд.This generator has large overall dimensions and low efficiency.

Технический результат заявленного технического решения заключается в следующем:The technical result of the claimed technical solution is as follows:

- в уменьшении габаритов за счет выполнения его из нескольких секций, значительно уменьшающих диаметр генератора, что особенно важно для погружных мини-гидроэлектростанций.- in reducing the size due to its implementation from several sections, significantly reducing the diameter of the generator, which is especially important for submersible mini-hydroelectric power stations.

- в уменьшении массы, так как узлы генератора закреплены на каркасе из ребер жесткости, а вращающийся ротор снабжен защитным ободом, то есть нет сплошного корпуса.- in reducing the mass, since the generator units are mounted on the frame of stiffeners, and the rotating rotor is equipped with a protective rim, that is, there is no solid body.

- в повышении кпд, за счет полного использования витков катушек статора, размещенных полностью в пазах магнитопровода и не имеющих выступающих лобовых частей за его пределами,- in increasing the efficiency, due to the full use of the turns of the stator coils, located completely in the grooves of the magnetic circuit and not having protruding frontal parts outside,

- в возможности изменения тихоходности генератора при использовании его на реках с различной скоростью течения воды за счет изменения числа секций и смещения ротора каждой секции относительно ротора предыдущей секции на угол между магнитами - Jмаг.,- the possibility of changing the low-speed generator when used on rivers with different water flow rates due to changes in the number of sections and the displacement of the rotor of each section relative to the rotor of the previous section by the angle between the magnets - Jmag.,

- в повышении надежности работы генератора, так как наличие каркаса из ребер жесткости улучшает охлаждение катушек статора, предохраняя их от перегрева.- to increase the reliability of the generator, since the presence of a frame of stiffeners improves the cooling of the stator coils, protecting them from overheating.

Технический результат достигается тем, что тихоходный торцевой синхронный генератор, содержащий ротор, выполненный в виде диска из немагнитного материала с системой возбуждения на постоянных магнитах, и статор с катушками, состоит из секций, при этом в каждой секции статор выполнен из одного кольцевого магнитопровода, расположенного параллельно ротору и закрепленного на ребрах жесткости каркаса бескорпусного генератора, катушки статора размещены полностью в пазах, не выступая за пределы магнитопровода, в системе возбуждения постоянные магниты расположены на диске ротора с одной его боковой стороны параллельно магнитопроводу статора, причем роторы каждой секции расположены на одном валу, при этом для согласованности работы секций генератора ротор каждой следующей секции смещен относительно ротора предыдущей секции на уголThe technical result is achieved in that the low-speed end-face synchronous generator containing a rotor made in the form of a disk of non-magnetic material with a permanent magnet excitation system, and a stator with coils, consists of sections, while in each section the stator is made of one ring magnetic core located parallel to the rotor and the frame of the frameless generator fixed to the stiffeners, the stator coils are placed completely in the grooves, without protruding beyond the magnetic circuit, in the excitation system e magnets arranged on the rotor disk with one of its lateral sides parallel to the stator magnetic circuit, wherein the rotors of each section are arranged on the same shaft, in this case for consistency of operation the generator rotor sections each subsequent section is displaced relative to the previous section of the rotor at an angle

Jмаг.=360°: количество постоянных магнитов ротора: количество секций генератора. Основные особенности конструкции генератора состоят в том, что генератор выполнен в виде набора секций, каждая из которых имеет статор и ротор. Секции установлены на одном валу. Статор закреплен на каркасе, образованном из ребер жесткости, что обеспечивает более эффективное охлаждение деталей генератора, повышая надежность работы и значительно уменьшая массу генератора.Jmag. = 360 °: number of permanent rotor magnets: number of generator sections. The main design features of the generator are that the generator is made in the form of a set of sections, each of which has a stator and a rotor. Sections are installed on one shaft. The stator is mounted on a frame formed of stiffeners, which provides more efficient cooling of the generator parts, increasing reliability and significantly reducing the weight of the generator.

На фиг.1 изображен генератор в разрезе (показаны две его секции в разрезе);Figure 1 shows a generator in section (shown two of its sections in section);

На фиг.2 - статор, состоящий из магнитопровода 7 и катушек 8;Figure 2 - stator, consisting of a magnetic circuit 7 and coils 8;

На фиг.3 - ротор с постоянными магнитами 2.Figure 3 - rotor with permanent magnets 2.

Генератор состоит из секций. Каждая секция генератора (фиг.1) содержит ротор и статор. Ротор выполнен в виде диска 1 из немагнитного материала, например алюминия с встроенными в него магнитами 2, выполненными из магнитомягкой стали. На роторе имеется стальное кольцо 3 для закрепления диска ротора. Диск 1 ротора с кольцом 3 запрессован на втулку 4. Кольцо 3 крепится к диску 1 и к втулке 4 сваркой 5. Каждая секция генератора имеет защитный стальной обод 6. Статор состоит из магнитопровода 7 с катушками 8, при этом магнитопровод 7 закреплен на ребрах жесткости 9 каркаса и выполнен из ленточной электротехнической стали. Роторы всех секций генератора установлены на общем валу 10, установленном на подшипниках 11 со смещением по окружности одного ротора по отношению к другому в каждой секции, при этом поворот ротора одной секции относительно ротора другой секции осуществляют путем поворота втулки 4 на валу 10 при фиксации ее в нужном положении стопорным винтом 12. Угол поворота роторов относительно друг друга (Jмаг.) для согласованной работы секций генератора определяется следующим образом. Например, в роторе имеются восемь симметрично расположенных магнитов. Угол между магнитами составитThe generator consists of sections. Each section of the generator (figure 1) contains a rotor and a stator. The rotor is made in the form of a disk 1 of non-magnetic material, for example aluminum, with magnets 2 built into it, made of soft magnetic steel. There is a steel ring 3 on the rotor to secure the rotor disk. The rotor disk 1 with the ring 3 is pressed onto the sleeve 4. The ring 3 is attached to the disk 1 and to the sleeve 4 by welding 5. Each section of the generator has a protective steel rim 6. The stator consists of a magnetic circuit 7 with coils 8, while the magnetic circuit 7 is mounted on stiffeners 9 frame and made of electrical tape steel. The rotors of all sections of the generator are mounted on a common shaft 10 mounted on bearings 11 with an offset around the circumference of one rotor relative to another in each section, while the rotor of one section relative to the rotor of the other section is rotated by turning the sleeve 4 on the shaft 10 while fixing it in the desired position with a locking screw 12. The rotation angle of the rotors relative to each other (Jmag.) for the coordinated operation of the generator sections is determined as follows. For example, in a rotor there are eight symmetrically arranged magnets. The angle between the magnets is

360°:8=45°360 °: 8 = 45 °

Например, в нашем генераторе четыре секции, следовательно угол смещения роторов в секциях составитFor example, in our generator there are four sections, therefore the angle of displacement of the rotors in the sections will be

Jмаг.=45°:4=11,2°Jmag. = 45 °: 4 = 11.2 °

Если нам надо увеличить тихоходность генератора, то добавим в генератор, например, две секции, тогда угол смещения роторов в секциях составитIf we need to increase the low-speed of the generator, then we will add, for example, two sections to the generator, then the angle of displacement of the rotors in the sections will be

Jмаг.=45°:6=7,5°Jmag. = 45 °: 6 = 7.5 °

Следовательно, для генератора из шести секций, на роторе которого восемь симметрично расположенных магнитов, ротор второй секции смещается относительно ротора первой секции на угол Jмаг.=7,5°, ротор третьей секции смещается относительно ротора второй секции на тот же угол Jмаг.=7,5° и т.д. Катушки статоров в секциях генератора расположены идентично относительно друг друга. Все металлические детали в генераторе оцинкованы, а катушки в магнитопроводе залиты эпоксидной смолой.Therefore, for a generator of six sections, on the rotor of which there are eight symmetrically arranged magnets, the rotor of the second section is shifted relative to the rotor of the first section by an angle of Jmag. = 7.5 °, the rotor of the third section is shifted relative to the rotor of the second section by the same angle of Jmag. = 7 , 5 °, etc. The stator coils in the generator sections are located identically relative to each other. All metal parts in the generator are galvanized, and the coils in the magnetic circuit are filled with epoxy.

Генератор работает следующим образом.The generator operates as follows.

Первичный двигатель, например турбина мини-гидроэлектростанции, приводит во вращение роторы секций генератора, где магнитное поле постоянных магнитов пересекает витки катушек статоров и индуцирует в них эдс.A primary engine, such as a mini-hydroelectric turbine, rotates the rotors of the generator sections, where the magnetic field of the permanent magnets crosses the coils of the stator coils and induces an emf in them.

Генератор с уменьшенными массогабаритными показателями, повышенным кпд и более надежной работой, позволяющий изменить тихоходность при использовании его на реках с различной скоростью течения воды, найдет промышленное применение.A generator with reduced weight and size indicators, increased efficiency and more reliable operation, which allows you to change the low-speed when using it on rivers with different speeds of water flow, will find industrial application.

Источники информацииInformation sources

1. Синхронный электрический генератор, авт. свид. СССР N 1169094, Б.И. N 27, 1985 г.1. Synchronous electric generator, ed. testimonial. USSR N 1169094, B.I. N 27, 1985

2. Многополюсный тихоходный торцевой синхронный генератор, патент RU 2152118, МПК-7, Н02К 19/16, Н02К 23/54.2. The multi-pole low-speed end-face synchronous generator, patent RU 2152118, MPK-7, Н02К 19/16, Н02К 23/54.

Claims (1)

Тихоходный торцевой синхронный генератор, содержащий ротор, выполненный в виде диска из немагнитного материала с системой возбуждения на постоянных магнитах, и статор с катушками, отличающийся тем, что генератор состоит из секций, при этом в каждой секции статор выполнен из одного кольцевого магнитопровода, расположенного параллельно ротору и закрепленного на ребрах жесткости каркаса безкорпусного генератора, катушки статора размещены полностью в пазах, не выступая за пределы магнитопровода, в системе возбуждения постоянные магниты расположены на диске ротора с одной его боковой стороны параллельно магнитопроводу статора, причем роторы каждой секции расположены на одном валу, при этом для согласованности работы секций генератора ротор каждой следующей секции смещен относительно ротора предыдущей секции на угол Jмаг.=360° : количество постоянных магнитов ротора : количество секций генератора. A low-speed end-face synchronous generator containing a rotor made in the form of a disk of non-magnetic material with a permanent magnet excitation system and a stator with coils, characterized in that the generator consists of sections, while in each section the stator is made of one annular magnetic circuit located in parallel the rotor and the frameless generator frame fixed to the stiffeners, the stator coils are placed completely in the grooves, not protruding beyond the magnetic circuit, the permanent magnets p are placed on the rotor disk on one side of it parallel to the stator magnetic circuit, and the rotors of each section are located on the same shaft, and for the consistency of the generator sections, the rotor of each next section is offset relative to the rotor of the previous section by an angle of Jmag. = 360 °: the number of permanent rotor magnets : number of generator sections.
RU2011108783/07A 2011-03-09 2011-03-09 Low-speed end synchronous generator RU2446548C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011108783/07A RU2446548C1 (en) 2011-03-09 2011-03-09 Low-speed end synchronous generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011108783/07A RU2446548C1 (en) 2011-03-09 2011-03-09 Low-speed end synchronous generator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2446548C1 true RU2446548C1 (en) 2012-03-27

Family

ID=46031018

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011108783/07A RU2446548C1 (en) 2011-03-09 2011-03-09 Low-speed end synchronous generator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2446548C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015043609A1 (en) * 2013-09-24 2015-04-02 Сергей Евгеньевич УГЛОВСКИЙ Disk-based dual-stator permanent magnet alternating current generator

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1169094A1 (en) * 1983-12-23 1985-07-23 Московский Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Авиационный Институт Им.С. Орджоникидзе Synchronous electric generator
RU94005498A (en) * 1994-02-15 1995-10-10 П.М. Политов SYNCHRONOUS ELECTRIC MOTOR KARUSELNOGO TYPE WITH ACTIVE CONSTANT MAGNETS
DE4442869A1 (en) * 1994-12-02 1996-06-13 Fichtel & Sachs Ag Runner for an electrical machine
RU2152118C1 (en) * 1999-10-25 2000-06-27 Майоров Владимир Александрович Slow-speed overhung multipole synchronous generator
US6674214B1 (en) * 1999-08-09 2004-01-06 Perm Motor Gmbh Electric axial flow machine
EP1414140A1 (en) * 2002-10-14 2004-04-28 Deere & Company Electric machine, in particular an axial gap brushless DC motor
RU2312444C2 (en) * 2005-07-08 2007-12-10 Открытое акционерное общество "Электропривод" Two-stack synchronous generator

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1169094A1 (en) * 1983-12-23 1985-07-23 Московский Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Авиационный Институт Им.С. Орджоникидзе Synchronous electric generator
RU94005498A (en) * 1994-02-15 1995-10-10 П.М. Политов SYNCHRONOUS ELECTRIC MOTOR KARUSELNOGO TYPE WITH ACTIVE CONSTANT MAGNETS
DE4442869A1 (en) * 1994-12-02 1996-06-13 Fichtel & Sachs Ag Runner for an electrical machine
US6674214B1 (en) * 1999-08-09 2004-01-06 Perm Motor Gmbh Electric axial flow machine
RU2152118C1 (en) * 1999-10-25 2000-06-27 Майоров Владимир Александрович Slow-speed overhung multipole synchronous generator
EP1414140A1 (en) * 2002-10-14 2004-04-28 Deere & Company Electric machine, in particular an axial gap brushless DC motor
RU2312444C2 (en) * 2005-07-08 2007-12-10 Открытое акционерное общество "Электропривод" Two-stack synchronous generator

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015043609A1 (en) * 2013-09-24 2015-04-02 Сергей Евгеньевич УГЛОВСКИЙ Disk-based dual-stator permanent magnet alternating current generator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105305749B (en) Stator non iron-core Halbach permanent magnet array axial-flux electric machines
US8917087B2 (en) Moving magnetic field generating apparatus
US7990009B2 (en) Electric machine
CN105071562A (en) Stator permanent magnet type field modulation motor
CN104578634A (en) Iron-core-free dual-air-gap axial magnetic flux permanent magnetic wind driven generator
CN107681854A (en) A kind of axial permanent magnetic motor
WO2014107550A9 (en) High efficiency permanent magnet machine
CN102904405A (en) Birotor synchronous generator
CN105743309A (en) Permanent magnet excitation electric generator
CN103001424A (en) Axial-radial excitation permanent magnet brushless outward turning motor
CN103780036A (en) Dual-stator structure type high temperature superconducting permanent magnet wind driven generator
RU2534046C1 (en) Electric power generator
CN203617868U (en) Open slot straight tooth permanent magnet motor with high slot full rate and high performance
RU2446548C1 (en) Low-speed end synchronous generator
CN203734486U (en) High-temperature superconductive permanent-magnetic aerogenerator with double-stator structure
CN207124500U (en) A kind of magnet steel full-embedded type concentratred winding latent oil permasyn morot
RU2152118C1 (en) Slow-speed overhung multipole synchronous generator
WO2012121685A2 (en) Low-speed multipole synchronous generator
US20150084342A1 (en) Permanent magnet rotary electrical machine and wind-power generation system
RU108241U1 (en) SILENT SIDE SYNCHRONOUS GENERATOR
WO2010126392A1 (en) Permanent-magnet generator
KR200456484Y1 (en) Double rotating type generator
JP2009148109A (en) Three-phase magnetic power generator
CN101924439B (en) Novel direct-current motor
US20180083505A1 (en) Divided Magnetic Generator

Legal Events

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

Effective date: 20150310