RU2529210C1 - Axial contact-free engine-generator - Google Patents

Axial contact-free engine-generator Download PDF

Info

Publication number
RU2529210C1
RU2529210C1 RU2013144515/07A RU2013144515A RU2529210C1 RU 2529210 C1 RU2529210 C1 RU 2529210C1 RU 2013144515/07 A RU2013144515/07 A RU 2013144515/07A RU 2013144515 A RU2013144515 A RU 2013144515A RU 2529210 C1 RU2529210 C1 RU 2529210C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
exciter
axial
winding
housing
generator
Prior art date
Application number
RU2013144515/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Багаудин Хамидович Гайтов
Яков Михайлович Кашин
Алексей Сергеевич Князев
Александр Яковлевич Кашин
Сергей Александрович Пудов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ")
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ")
Priority to RU2013144515/07A priority Critical patent/RU2529210C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2529210C1 publication Critical patent/RU2529210C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: axial contact-free engine-generator contains a housing and rotor, which has permanent axial multipolar magnet of subexciter inductor and axial rotary magnetic circuits of subexciter and main generator. And according to the given invention in the housing from the side of permanent multipolar magnet of subexciter inductor the side axial magnetic circuit with one active face surface with a multiphase winding in slots is installed. The permanent magnet of subexciter inductor is designed with rotor position sensors, each of which consists of sensing element fixed on permanent multipolar magnet of subexciter inductor along the external radius, and signal winding installed using of a connecting rod on internal surface of the housing at the line of intersection of the plane, perpendicular to rotor spin axis and passing through centrelines of sensing elements, from internal surface of the housing. Each signal winding is equidistant from the neighbouring signal windings. The control unit is installed in the lower part of the housing.
EFFECT: possibility for execution by one axial electrical machine of two functions: conversion of mechanical energy of rotation into DC electrical energy of high quality and conversion of DC electrical energy into mechanical energy of rotation at a simultaneous improvement of reliability of operation of the electrical machine, simplification of technology of its manufacture and lowering of the cost.
2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим машинам постоянного тока и предназначено для преобразования механической энергии вращения в электрическую энергию постоянного тока, а также для преобразования электрической энергии постоянного тока в механическую энергию вращения, и может быть использовано, например, для запуска двигателей внутреннего сгорания автомобилей и авиационных двигателей, а также для генерирования электрической энергии для нужд бортовой электрической сети автомобилей, летательных аппаратов и других локальных подвижных объектов.The invention relates to electrical engineering, in particular to electric machines of direct current and is intended to convert mechanical energy of rotation into electrical energy of direct current, as well as to convert electrical energy of direct current into mechanical energy of rotation, and can be used, for example, to start internal combustion engines cars and aircraft engines, as well as for generating electric energy for the needs of the on-board electrical network of cars, aircraft s and other local mobile facilities.

Известен стартер-генератор радиальной конструкции (Ютт В.Е. Электрооборудование автомобилей. - М.: Транспорт, 1995. - 303 с.), являющийся по существу двигатель-генератором, содержащим коллекторный двигатель постоянного тока, механическую передачу и генератор переменного тока с выпрямителем и обмоткой возбуждения на роторе, присоединенной через контактные кольца к устройству регулирования напряжения генератора, и механически подсоединенный к валу двигателя внутреннего сгорания через ременную передачу, ротор коллекторного двигателя в режиме работы его стартером соединен механически с маховиком вала двигателя внутреннего сгорания.Known starter-generator of radial design (Yutt V.E. Electrical equipment of automobiles. - M .: Transport, 1995. - 303 p.), Which is essentially an engine generator containing a direct current collector motor, a mechanical transmission and an alternating current generator with a rectifier and an excitation winding on the rotor connected via contact rings to the generator voltage control device, and mechanically connected to the shaft of the internal combustion engine via a belt drive, the rotor of the collector motor in its starter is connected mechanically to the flywheel of the shaft of the internal combustion engine.

Однако технология изготовления такого двигатель-генератора сложна из-за необходимости штамповки листов магнитопроводов статора и ротора, необходимости выполнения обмоточных работ внутри цилиндрического статора, а качество вырабатываемой таким генератором электрической энергии постоянного тока недостаточно высоко из-за высокого коэффициента пульсации выпрямленного напряжения. Кроме того, стоимость такого генератора велика из-за большого расхода электротехнической стали, связанного с высоким процентом ее отходов при штамповке. Недостатком такого двигатель-генератора является также наличие подвижных контактов - щеточно-коллекторного узла и контактных колец - что снижает надежность работы электрической машины в целом, увеличивает потери энергии, усложняет конструкцию.However, the manufacturing technology of such an engine generator is complicated due to the need to stamp sheets of the stator and rotor magnetic circuits, the need to perform winding work inside the cylindrical stator, and the quality of the direct current electric energy generated by such a generator is not high enough due to the high ripple coefficient of the rectified voltage. In addition, the cost of such a generator is high due to the high consumption of electrical steel, associated with a high percentage of its waste during stamping. A drawback of such an engine generator is also the presence of movable contacts — a brush-collector assembly and slip rings — which reduces the reliability of the electrical machine as a whole, increases energy losses, and complicates the design.

Из известных технических решений наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому техническому результату является стабилизированный аксиальный генератор постоянного тока (патент РФ №2470446, опубл. 20.12.2012 г., бюл. №35, авт. Гайтов Б.Х., Кашин Я.М. и др.), содержащий корпус и ротор, на котором установлены постоянный аксиальный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя и аксиальные вращающиеся магнитопроводы возбудителя и основного генератора. В известном стабилизированном аксиальном генераторе постоянного тока в пазы бокового аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями со стороны внутреннего аксиального магнитопровода уложена дополнительная обмотка возбуждения возбудителя, а в нижней части корпуса генератора установлен регулятор напряжения, состоящий из измерителя отклонений напряжения, предварительного усилителя, блока усиления мощности и силовой части, причем измеритель отклонений напряжения включен на выходное напряжение генератора, а дополнительная обмотка возбуждения возбудителя подключена к силовой части регулятора напряжения.Of the known technical solutions, the closest to the claimed invention in terms of technical nature and the technical result achieved is a stabilized axial DC generator (RF patent No. 2470446, published on December 20, 2012, bull. No. 35, auth. Gaitov B.Kh., Kashin Ya.M. et al.), Comprising a housing and a rotor, on which a permanent axial multipolar magnet of the exciter exciter and axial rotating magnetic circuits of the exciter and the main generator are mounted. In the known stabilized axial direct current generator in the grooves of the lateral axial magnetic circuit with two active end surfaces from the side of the internal axial magnetic circuit, an additional excitation winding is laid, and a voltage regulator is installed in the lower part of the generator housing, consisting of a voltage deviation meter, a preliminary amplifier, a power amplification unit and the power part, and the voltage deviation meter is connected to the generator output voltage, and up to olnitelnaya exciter field winding is connected to the power unit a voltage regulator.

Однако известная из патента РФ №2470446 электрическая машина может работать только в генераторном режиме.However, the electric machine known from RF patent No. 2470446 can only operate in the generator mode.

Задачей предлагаемого изобретения является создание аксиальной электрической машины, работающей в двух режимах: двигательном и генераторном - двигатель-генератора.The objective of the invention is the creation of an axial electric machine operating in two modes: motor and generator - engine generator.

Технический результат заявленного изобретения - обеспечение возможности выполнения одной аксиальной электрической машиной двух функций: преобразования механической энергии вращения в электрическую энергию постоянного тока высокого качества и преобразования электрической энергии постоянного тока в механическую энергию вращения при одновременном повышении надежности работы электрической машины, упрощении технологии ее производства и снижении стоимости.The technical result of the claimed invention is the provision of the ability to perform two functions with one axial electric machine: converting mechanical energy of rotation into high-quality electric energy of direct current and converting electric energy of direct current into mechanical energy of rotation while improving the reliability of the electric machine, simplifying its production technology and reducing cost.

Технический результат достигается тем, что в корпусе аксиального бесконтактного двигатель-генератора, содержащего корпус и ротор, на котором установлены постоянный аксиальный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя и аксиальные вращающиеся магнитопроводы возбудителя и основного генератора, дополнительно со стороны постоянного многополюсного магнита индуктора подвозбудителя устанавливается боковой аксиальный магнитопровод с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого укладывается многофазная обмотка. Постоянный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя выполняется с датчиками положения ротора. Каждый датчик положения ротора состоит из чувствительного элемента, закрепляемого на постоянном многополюсном магните индуктора подвозбудителя по внешнему радиусу, и сигнальной обмотки, устанавливаемой посредством штанги на внутренней поверхности корпуса на линии пересечения плоскости, перпендикулярной оси вращения ротора и проходящей через оси симметрии чувствительных элементов, с внутренней поверхностью корпуса. Каждая сигнальная обмотка устанавливается равноудаленной от соседних сигнальных обмоток, а в нижней части корпуса устанавливается блок управления.The technical result is achieved by the fact that in the housing of an axial non-contact motor generator, comprising a housing and a rotor, on which a permanent axial multipolar magnet of the exciter exciter and axial rotating magnetic circuits of the exciter and the main generator are installed, additionally, a lateral axial magnetic circuit with a permanent multipolar magnet of the exciter exciter is installed with one active end surface, in the grooves of which a multiphase winding is laid. The permanent multi-pole magnet of the exciter exciter is carried out with rotor position sensors. Each rotor position sensor consists of a sensing element mounted on a permanent multipolar magnet of the exciter exciter along the outer radius, and a signal winding, installed by means of a rod on the inner surface of the housing at the intersection of the plane perpendicular to the axis of rotation of the rotor and passing through the axis of symmetry of the sensing elements, from the inner housing surface. Each signal winding is installed equidistant from neighboring signal windings, and a control unit is installed in the lower part of the housing.

Предлагаемое изобретение, выполняя функцию стабилизированного аксиального генератора постоянного тока, как и прототип, в то же время, в отличие от него, позволяет обеспечить возможность выполнения одной аксиальной электрической машиной двух функций: преобразования механической энергии вращения в электрическую энергию постоянного тока высокого качества и преобразования электрической энергии постоянного тока в механическую энергию вращения при одновременном повышении надежности работы электрической машины по сравнению с известным (Ютт В.Е. Электрооборудование автомобилей. - М.: Транспорт, 1995. - 303 с.) стартер-генератором за счет выполнения ее без подвижных контактов - щеточно-коллекторного узла и контактных колец. Упрощение технологии производства электрической машины и снижение ее стоимости при внедрении предлагаемого изобретения достигается за счет замены операции «штамповка», используемой для изготовления магнитопроводов цилиндрической конструкции, на операцию «намотка» стальной ленты с пазами и более эффективного использования магнитного материала за счет магнитной изоляции модулей аксиальных магнитопроводов друг от друга (пат. РФ №2475924, Гайтов Б.Х., Кашин Я.М. и др.).The present invention, performing the function of a stabilized axial DC generator, as well as a prototype, at the same time, in contrast to it, allows one axial electric machine to perform two functions: converting mechanical rotation energy into high-quality direct current electric energy and converting electric DC energy into mechanical energy of rotation while increasing the reliability of the electric machine compared with the known (Yutt V.E. Electric equipment of automobiles. - M .: Transport, 1995. - 303 p.) By the starter-generator due to its implementation without movable contacts - brush-collector assembly and slip rings. The simplification of the production technology of an electric machine and the reduction of its cost when implementing the invention is achieved by replacing the “stamping” operation used for the manufacture of cylindrical magnetic circuits with the “winding” of steel tape with grooves and more efficient use of magnetic material due to the magnetic insulation of axial modules magnetic cores from each other (US Pat. RF No. 2475924, Gait B.Kh., Kashin Y.M. and others).

На фиг.1 представлен общий вид предлагаемого аксиального бесконтактного двигатель-генератора в разрезе и его сечение по плоскости, перпендикулярной оси вращения ротора и проходящей через оси симметрии чувствительных элементов; на фиг.2 - электрическая схема предлагаемого аксиального бесконтактного двигатель-генератора.Figure 1 presents a General view of the proposed axial contactless motor generator in the context and its cross section on a plane perpendicular to the axis of rotation of the rotor and passing through the axis of symmetry of the sensing elements; figure 2 is an electrical diagram of the proposed axial contactless motor generator.

Аксиальный бесконтактный двигатель-генератор содержит: корпус 1, постоянный многополюсный магнит 2 индуктора подвозбудителя, по внешнему радиусу которого закреплены чувствительные элементы 23 датчиков положения ротора (ДПР), внутренний аксиальный магнитопровод 3 с многофазной обмоткой 4 якоря подвозбудителя, однофазной обмоткой 5 возбуждения возбудителя и дополнительной однофазной обмоткой 6 возбуждения возбудителя; внутренний аксиальный магнитопровод 7 с многофазной обмоткой 8 якоря возбудителя и однофазной обмоткой 9 возбуждения основного генератора, боковой аксиальный магнитопровод 10 с многофазной обмоткой 11 якоря основного генератора, вал 12, закрепленный в подшипниковых узлах 13 и 14 и жестко связанный с постоянным многополюсным магнитом 2 индуктора подвозбудителя посредством диска 15 и с внутренним аксиальным магнитопроводом 7 посредством диска 16.The axial contactless motor generator contains: housing 1, a permanent multipolar magnet 2 of the exciter inductor, the external radius of which is fixed to the sensitive elements 23 of the rotor position sensors (DPR), an internal axial magnetic circuit 3 with a multiphase winding 4 of the exciter armature, a single-phase excitation winding 5 and an additional exciter single-phase winding 6 of the excitation of the pathogen; internal axial magnetic circuit 7 with a multiphase winding 8 of the armature of the pathogen and a single-phase winding 9 of the excitation of the main generator, side axial magnetic circuit 10 with a multiphase winding 11 of the armature of the main generator, the shaft 12, mounted in the bearing units 13 and 14 and rigidly connected to the permanent multipolar magnet 2 of the exciter inductor by means of a disk 15 and with an internal axial magnetic circuit 7 by means of a disk 16.

Однофазная обмотка 5 возбуждения возбудителя (фиг.2) подключается к многофазной обмотке 4 якоря подвозбудителя через многофазный двухполупериодный выпрямитель 17. Однофазная обмотка 9 возбуждения основного генератора подключается к многофазной обмотке 8 якоря возбудителя через многофазный двухполупериодный выпрямитель 18. Многофазная обмотка 11 якоря основного генератора подключается к многофазному двухполупериодному выпрямителю 19 через блок управления 20, установленный в нижней части корпуса 1 двигатель-генератора.The single-phase exciter field winding 5 (FIG. 2) is connected to the multiphase winding 4 of the exciter armature through a multiphase half-wave rectifier 17. The single-phase excitation winding 9 of the main generator is connected to the multi-phase winding 8 of the exciter armature through the multiphase two-half-wave rectifier 18. The multi-phase main armature 11 multiphase two-half-wave rectifier 19 through the control unit 20 mounted in the lower part of the housing 1 of the engine generator.

В корпусе 1 со стороны постоянного многополюсного магнита 2 индуктора подвозбудителя закреплен боковой аксиальный магнитопровод 21 с многофазной обмоткой 22, которая подключена к многофазному двухполупериодному выпрямителю 25 через блок управления 20, а на линии пересечения плоскости, перпендикулярной оси вращения ротора и проходящей через оси симметрии чувствительных элементов 23 датчиков положения ротора, установлены сигнальные обмотки 24 датчиков положения ротора. Расстояния между соседними сигнальными обмотками 24 одинаковы. Каждая сигнальная обмотка 24 закреплена на корпусе 1 посредством штанги 26.In the housing 1, on the side of the permanent multipolar magnet 2 of the exciter exciter, a lateral axial magnetic circuit 21 with a multiphase winding 22 is fixed, which is connected to the multiphase half-wave rectifier 25 through the control unit 20, and on the intersection line of the plane perpendicular to the axis of rotation of the rotor and passing through the symmetry axis of the sensing elements 23 rotor position sensors, signal windings of 24 rotor position sensors are installed. The distances between adjacent signal windings 24 are the same. Each signal winding 24 is fixed to the housing 1 by means of a rod 26.

Аксиальный бесконтактный двигатель-генератор может работать в генераторном и двигательном режимах.The axial contactless engine-generator can operate in generator and motor modes.

В генераторном режиме аксиальный бесконтактный двигатель-генератор работает следующим образом. При вращении постоянного многополюсного магнита 2 индуктора подвозбудителя и внутреннего аксиального магнитопровода 7 с многофазной обмоткой 8 якоря возбудителя и однофазной обмоткой 9 возбуждения основного генератора магнитный поток многополюсного постоянного магнита 2 индуктора подвозбудителя взаимодействует с многофазной обмоткой 4 якоря подвозбудителя, уложенной в пазы внутреннего аксиального магнитопровода 3, жестко установленного в корпусе генератора, и наводит в ней многофазную систему ЭДС, которая выпрямляется многофазным двухполупериодным выпрямителем 17 и подается на однофазную обмотку 5 возбуждения возбудителя, уложенную в пазы бокового аксиального магнитопровода 3. При этом в однофазной обмотке 5 возбуждения возбудителя создается магнитный поток.In the generator mode, the axial contactless motor-generator operates as follows. When rotating the permanent multipolar magnet 2 of the exciter exciter and the internal axial magnetic circuit 7 with the multiphase winding 8 of the exciter armature and the single-phase winding 9 of the main generator excitation, the magnetic flux of the multipolar permanent magnet 2 of the exciter exciter interacts with the multiphase winding 4 of the exciter armature laid in the internal axial axial armase 3 of the 3 axial rigidly installed in the generator housing, and induces a multiphase EMF system in it, which is rectified by a multiphase a half-wave rectifier 17 and is fed to a single-phase excitation winding 5 of the pathogen laid in the grooves of the lateral axial magnetic circuit 3. In this case, a magnetic flux is generated in the single-phase excitation winding 5 of the pathogen.

Созданный магнитный поток взаимодействует с многофазной обмоткой 8 якоря возбудителя, уложенной в пазы внутреннего аксиального магнитопровода 7, и наводит в ней многофазную систему ЭДС, которая выпрямляется многофазным двухполупериодным выпрямителем 18 и подается на однофазную обмотку возбуждения 9 основного генератора, уложенную в пазы внутреннего аксиального магнитопровода 7. Магнитный поток однофазной обмотки возбуждения 9 основного генератора взаимодействует с многофазной обмоткой 11 якоря основного генератора, уложенной в пазы бокового аксиального магнитопровода 10, и наводит в ней многофазную систему ЭДС, которая выпрямляется многофазным двухполупериодным выпрямителем 19 и подается в сеть.The generated magnetic flux interacts with the multiphase winding 8 of the pathogen armature, laid in the grooves of the internal axial magnetic circuit 7, and induces a multiphase EMF system in it, which is rectified by the multiphase half-wave rectifier 18 and fed to the single-phase excitation winding 9 of the main generator, laid in the grooves of the internal axial magnetic circuit 7 The magnetic flux of a single-phase field winding 9 of the main generator interacts with the multi-phase coil 11 of the armature of the main generator, laid in grooves axial magnetic circuit 10, and induces a multiphase EMF system in it, which is rectified by a multiphase half-wave rectifier 19 and fed into the network.

Кроме того, при вращении постоянного многополюсного магнита 2 индуктора подвозбудителя магнитный поток магнита 2 взаимодействует с многофазной обмоткой 22, выполняющей в генераторном режиме роль обмотки якоря дополнительного генератора, наводя в ней многофазную систему ЭДС, которая выпрямляется многофазным двухполупериодным выпрямителем 25 и подается в сеть.In addition, during the rotation of the permanent multipolar magnet 2 of the exciter exciter, the magnetic flux of the magnet 2 interacts with the multiphase winding 22, which in the generator mode acts as the winding of the armature of the additional generator, inducing a multiphase EMF system in it, which is rectified by a multiphase half-wave rectifier 25 and supplied to the network.

Выходное напряжение генератора на обмотке 11 якоря основного генератора является стабилизированным, а на обмотке 22 якоря дополнительного генератора - нестабилизированным.The output voltage of the generator on the winding 11 of the armature of the main generator is stabilized, and on the winding 22 of the armature of the additional generator is unstabilized.

В двигательном режиме аксиальный бесконтактный двигатель-генератор работает следующим образом.In motor mode, an axial contactless motor generator operates as follows.

При подаче стартовых импульсов от блока управления 20 на многофазную обмотку 22, выполняющую в двигательном режиме роль обмотки основного индуктора двигатель-генератора, магнитный поток, создаваемый обмоткой 22, взаимодействует с постоянным многополюсным магнитом 2 и приводит во вращение ротор двигатель-генератора (постоянный многополюсный магнит 2 и внутренний аксиальный магнитопровод 7 с обмотками 8 и 9).When starting pulses from the control unit 20 are applied to the multiphase winding 22, which in the motor mode acts as the winding of the main inductor of the motor generator, the magnetic flux generated by the winding 22 interacts with the permanent multipolar magnet 2 and rotates the rotor of the motor generator (permanent multipolar magnet 2 and the internal axial magnetic circuit 7 with windings 8 and 9).

При вращении ротора на каждой из сигнальных обмоток 24 датчиков положения ротора блоком управления 20 формируются управляющие сигналы, которые после преобразования в блоке управления 20 подаются в виде импульсов на соответствующие фазы многофазной обмотки 11, выполняющей в двигательном режиме роль обмотки вспомогательного индуктора двигатель-генератора, и на соответствующие фазы многофазной обмотки 22, выполняющей в двигательном режиме роль обмотки основного индуктора двигатель-генератора.When the rotor rotates on each of the signal windings 24 of the rotor position sensors, the control unit 20 generates control signals that, after conversion in the control unit 20, are applied in the form of pulses to the corresponding phases of the multiphase winding 11, which in the motor mode acts as the winding of the auxiliary inductor of the engine generator, and to the corresponding phases of the multiphase winding 22, which in motor mode plays the role of the winding of the main inductor of the motor generator.

При вращении постоянного многополюсного магнита 2 индуктора подвозбудителя и внутреннего аксиального магнитопровода 7 с многофазной обмоткой 8 якоря возбудителя и однофазной обмоткой 9 возбуждения основного генератора магнитный поток многополюсного постоянного магнита 2 индуктора подвозбудителя взаимодействует с многофазной обмоткой 4 якоря подвозбудителя, уложенной в пазы бокового аксиального магнитопровода 3, жестко установленного в корпусе генератора, и наводит в ней многофазную систему ЭДС, которая выпрямляется многофазным двухполупериодным выпрямителем 17 и подается на однофазную обмотку 5 возбуждения возбудителя, уложенную в пазы бокового аксиального магнитопровода 3. При этом в однофазной обмотке 5 возбуждения возбудителя создается магнитный поток.When rotating the permanent multipolar magnet 2 of the exciter exciter and the internal axial magnetic circuit 7 with the multiphase winding 8 of the exciter armature and the single-phase winding 9 of the excitation of the main generator, the magnetic flux of the multi-pole permanent magnet 2 of the exciter exciter interacts with the multiphase winding 4 of the exciter armature laid in the side axial magnet 3 of the 3 axial path rigidly mounted in the generator housing, and induces a multiphase EMF system in it, which is rectified by multiphase two a half-period rectifier 17 and is fed to a single-phase excitation winding 5 of the pathogen laid in the grooves of the lateral axial magnetic circuit 3. In this case, a magnetic flux is generated in the single-phase excitation winding 5 of the pathogen.

Созданный однофазной обмоткой 5 возбуждения возбудителя магнитный поток взаимодействует с многофазной обмоткой 8 якоря возбудителя, уложенной в пазы внутреннего аксиального магнитопровода 7, и наводит в ней многофазную систему ЭДС, которая выпрямляется многофазным двухполупериодным выпрямителем 18 и подается на однофазную обмотку 9 возбуждения основного генератора, уложенную в пазы внутреннего аксиального магнитопровода 7.The magnetic flux created by the single-phase excitation winding 5 of the pathogen interacts with the multiphase winding 8 of the exciter armature, laid in the grooves of the internal axial magnetic circuit 7, and induces a multiphase EMF system in it, which is rectified by the multiphase half-wave rectifier 18 and fed to the single-phase excitation winding 9 of the main generator, laid grooves of the internal axial magnetic circuit 7.

При подаче импульсов напряжения на многофазную обмотку 11 основного индуктора от блока управления 20 магнитный поток, созданный этой обмоткой, взаимодействует с магнитным потоком, созданным однофазной обмоткой 9 якоря, сообщая ротору дополнительный момент вращения.When voltage pulses are applied to the multiphase winding 11 of the main inductor from the control unit 20, the magnetic flux created by this winding interacts with the magnetic flux created by the single-phase armature winding 9, giving the rotor an additional torque.

Регулирование частоты вращения ротора в двигательном режиме осуществляется изменением величины и полярности напряжения, подаваемого на дополнительную обмотку 6 от блока управления 20.The regulation of the rotor speed in the motor mode is carried out by changing the magnitude and polarity of the voltage supplied to the additional winding 6 from the control unit 20.

При подаче напряжения на дополнительную однофазную обмотку 6 в зависимости от полярности подаваемого напряжения создается магнитный поток, направленный согласно или встречно магнитному потоку, создаваемому однофазной обмоткой 5. При изменении величины и полярности прикладываемого к дополнительной однофазной обмотке 6 напряжения изменяется величина суммарного магнитного потока, получаемого в результате сложения магнитных потоков, создаваемых обмотками 5 и 6. Этот суммарный магнитный поток взаимодействует с многофазной обмоткой 8 якоря возбудителя, уложенной в пазы внутреннего аксиального магнитопровода 7, и наводит в ней многофазную систему ЭДС, которая выпрямляется многофазным двухполупериодным выпрямителем 18 и подается на однофазную обмотку 9. Далее процесс преобразования энергии осуществляется, как описано выше. В результате этого сила взаимодействия магнитных потоков, создаваемых обмотками 9 и 11, а соответственно и частота вращения ротора двигатель-генератора изменяются.When a voltage is applied to the additional single-phase winding 6, depending on the polarity of the supplied voltage, a magnetic flux is generated, directed in the opposite direction to the magnetic flux generated by the single-phase winding 5. When the magnitude and polarity of the voltage applied to the additional single-phase winding 6 changes, the total magnetic flux obtained in the result of the addition of magnetic flux generated by windings 5 and 6. This total magnetic flux interacts with a multiphase winding 8 anchor I exciter, laid in the grooves of the internal axial magnetic circuit 7, and induces a multiphase EMF system in it, which is rectified by a multiphase half-wave rectifier 18 and fed to a single-phase winding 9. Next, the energy conversion process is carried out as described above. As a result of this, the force of interaction of the magnetic flux generated by the windings 9 and 11, and, accordingly, the rotational speed of the rotor of the engine-generator are changed.

При подаче на обмотку 6 напряжения, создающего согласованное направление магнитных потоков, создаваемых обмотками 5 и 6, увеличение напряжения в обмотке 6 приведет к усилению взаимодействия магнитных потоков, создаваемых обмотками 9 и 11, а значит, к увеличению частоты вращения двигателя; уменьшение напряжения в обмотке 6 приведет к уменьшению частоты вращения двигателя. Напряжение, создающее согласованное направление магнитных потоков, создаваемых обмотками 5 и 6, целесообразно подавать в дополнительную обмотку 6 для разгона двигателя.When applying voltage to the winding 6, creating a consistent direction of the magnetic flux generated by the windings 5 and 6, an increase in voltage in the winding 6 will increase the interaction of the magnetic flux generated by the windings 9 and 11, and therefore, increase the speed of the motor; a decrease in voltage in the winding 6 will lead to a decrease in the engine speed. The voltage that creates a consistent direction of the magnetic flux generated by the windings 5 and 6, it is advisable to apply to the additional winding 6 to accelerate the motor.

При подаче на обмотку 6 напряжения, создающего встречное направление магнитных потоков, создаваемых обмотками 5 и 6, увеличение напряжения в обмотке 6 приведет к ослаблению взаимодействия магнитных потоков, создаваемых обмотками 9 и 11, а значит, к уменьшению частоты вращения двигателя; уменьшение напряжения на обмотке 6 приведет к увеличению частоты вращения двигателя. Напряжение, создающее встречное направление магнитных потоков, создаваемых обмотками 5 и 6, целесообразно подавать в дополнительную обмотку 6 для торможения двигателя.When applying voltage to the winding 6, creating the opposite direction of the magnetic flux generated by the windings 5 and 6, increasing the voltage in the winding 6 will weaken the interaction of the magnetic flux generated by the windings 9 and 11, and therefore, to reduce the engine speed; a decrease in voltage on the winding 6 will lead to an increase in the engine speed. The voltage that creates the opposite direction of the magnetic flux generated by the windings 5 and 6, it is advisable to apply to the additional winding 6 for engine braking.

Claims (1)

Аксиальный бесконтактный двигатель-генератор, содержащий корпус и ротор, на котором установлены постоянный аксиальный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя и аксиальные вращающиеся магнитопроводы возбудителя и основного генератора, отличающийся тем, что в корпусе со стороны постоянного многополюсного магнита индуктора подвозбудителя установлен боковой аксиальный магнитопровод с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена многофазная обмотка, а постоянный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя выполнен с датчиками положения ротора, причем каждый датчик положения ротора состоит из чувствительного элемента, закрепленного на постоянном многополюсном магните индуктора подвозбудителя по внешнему радиусу, и сигнальной обмотки, установленной посредством штанги на внутренней поверхности корпуса на линии пересечения плоскости, перпендикулярной оси вращения ротора и проходящей через оси симметрии чувствительных элементов, с внутренней поверхностью корпуса, причем каждая сигнальная обмотка равноудалена от соседних сигнальных обмоток, а в нижней части корпуса установлен блок управления. An axial non-contact motor generator, comprising a housing and a rotor, on which a permanent axial multipolar magnet of the exciter exciter and axial rotating magnetic circuits of the exciter and the main generator are installed, characterized in that a lateral axial magnetic circuit with one active end face is installed in the housing from the side of the permanent multipolar magnet of the exciter exciter. a surface in the grooves of which a multiphase winding is laid, and a permanent multipolar magnet of the exciter exciter in made with rotor position sensors, each rotor position sensor consisting of a sensing element mounted on a permanent multi-pole magnet of the exciter exciter along the outer radius and a signal winding mounted by means of a rod on the inner surface of the housing at the intersection of the plane perpendicular to the axis of rotation of the rotor and passing through axis of symmetry of the sensing elements, with the inner surface of the housing, and each signal winding is equidistant from neighboring signal windings current, and a control unit is installed at the bottom of the case.
RU2013144515/07A 2013-10-03 2013-10-03 Axial contact-free engine-generator RU2529210C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013144515/07A RU2529210C1 (en) 2013-10-03 2013-10-03 Axial contact-free engine-generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013144515/07A RU2529210C1 (en) 2013-10-03 2013-10-03 Axial contact-free engine-generator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2529210C1 true RU2529210C1 (en) 2014-09-27

Family

ID=51656580

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013144515/07A RU2529210C1 (en) 2013-10-03 2013-10-03 Axial contact-free engine-generator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2529210C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2589730C1 (en) * 2015-07-29 2016-07-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") Three-input axial generator plant
RU2601952C1 (en) * 2015-04-29 2016-11-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Axial controlled contactless engine-generator
RU2633359C1 (en) * 2017-01-11 2017-10-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Stabilized three-input axial generator plant

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4982123A (en) * 1989-11-17 1991-01-01 Sunstrand Corporation Integrated exciter generator and rotating transformer
RU2095923C1 (en) * 1994-08-29 1997-11-10 Акционерное общество "Уралэлектротяжмаш" Synchronous electric motor with integral multifunctional exciter without brushes
RU2147155C1 (en) * 1998-12-04 2000-03-27 Волегов Виктор Евгеньевич Current generator
RU50059U1 (en) * 2005-01-20 2005-12-10 Гогин Александр Викторович SYNCHRONOUS VARIABLE-POLAR GENERATOR WITH EXCITATION MACHINE
RU2316877C1 (en) * 2006-07-10 2008-02-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУВПО "КубГТУ") Method for manufacturing magnetic conductors of axial electric motors
GB2443032A (en) * 2006-11-14 2008-04-23 Goodrich Control Sys Ltd Rotating machine operable as a generator and as a starter
RU2351055C1 (en) * 2007-05-21 2009-03-27 Михаил Федорович Ефимов Multiturn non-contact monopolar direct current generator
RU2402858C1 (en) * 2009-10-12 2010-10-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУ ВПО "КубГТУ") Axial contactless direct current generator
RU2470446C1 (en) * 2011-05-27 2012-12-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУ ВПО "КубГТУ") Stabilised axial dc generator

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4982123A (en) * 1989-11-17 1991-01-01 Sunstrand Corporation Integrated exciter generator and rotating transformer
RU2095923C1 (en) * 1994-08-29 1997-11-10 Акционерное общество "Уралэлектротяжмаш" Synchronous electric motor with integral multifunctional exciter without brushes
RU2147155C1 (en) * 1998-12-04 2000-03-27 Волегов Виктор Евгеньевич Current generator
RU50059U1 (en) * 2005-01-20 2005-12-10 Гогин Александр Викторович SYNCHRONOUS VARIABLE-POLAR GENERATOR WITH EXCITATION MACHINE
RU2316877C1 (en) * 2006-07-10 2008-02-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУВПО "КубГТУ") Method for manufacturing magnetic conductors of axial electric motors
GB2443032A (en) * 2006-11-14 2008-04-23 Goodrich Control Sys Ltd Rotating machine operable as a generator and as a starter
RU2351055C1 (en) * 2007-05-21 2009-03-27 Михаил Федорович Ефимов Multiturn non-contact monopolar direct current generator
RU2402858C1 (en) * 2009-10-12 2010-10-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУ ВПО "КубГТУ") Axial contactless direct current generator
RU2470446C1 (en) * 2011-05-27 2012-12-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУ ВПО "КубГТУ") Stabilised axial dc generator

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2601952C1 (en) * 2015-04-29 2016-11-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Axial controlled contactless engine-generator
RU2589730C1 (en) * 2015-07-29 2016-07-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") Three-input axial generator plant
RU2633359C1 (en) * 2017-01-11 2017-10-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Stabilized three-input axial generator plant

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2450411C1 (en) Axial two-input contactless dynamo
US20150097372A1 (en) Three phase flux switching generator in a three stage wound field synchronous machine
US10992190B2 (en) Self-exciting synchronous reluctance generators
RU2561504C1 (en) Axial two-input contactless wind and solar generator
KR20170092110A (en) Power transmit device with rotary electric machine
CN103199662B (en) The composite excitation permanent magnet synchronous motor of third harmonic excitation
CN103683775A (en) Third-harmonic excitation synchronous motor
RU2402858C1 (en) Axial contactless direct current generator
US9300194B2 (en) Electromagnetic device
CN104682648A (en) Biharmonic excitation mixed excitation permanent magnet motor
CN201860217U (en) Parallel-structured brushless composite-excitation synchronous motor without additional air gap
RU2529210C1 (en) Axial contact-free engine-generator
CN102005879B (en) Electric excitation part double stator brushless mixed excitation synchronous generator
CN102005875B (en) Brushless parallel-structure hybrid excitation synchronous generator without additional air gap
CN103915961B (en) Axial magnetic flux doubly salient permanent magnet generator
RU2302692C1 (en) Electromechanical converter
CN104505961A (en) Motor generator with external rotor
CN201860232U (en) Hybrid excitation synchronous generator in parallel structure without electric excitation rotor
CN103780039A (en) Rotor circuit double-ended excitation type hybrid excitation electrical machine
CN202395551U (en) Electric excitation brushless starting generator
CN203660842U (en) AC generator exciter
CN102570656A (en) Electric-excitation brushless starter generator (motor)
RU2392724C1 (en) Single-phased electric generator
RU2601952C1 (en) Axial controlled contactless engine-generator
RU2647708C1 (en) Synchronised axial two-inlet generator installation

Legal Events

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

Effective date: 20151004