RU2534046C1 - Электрогенератор - Google Patents
Электрогенератор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2534046C1 RU2534046C1 RU2013127025/07A RU2013127025A RU2534046C1 RU 2534046 C1 RU2534046 C1 RU 2534046C1 RU 2013127025/07 A RU2013127025/07 A RU 2013127025/07A RU 2013127025 A RU2013127025 A RU 2013127025A RU 2534046 C1 RU2534046 C1 RU 2534046C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetic
- stator
- poles
- rotor
- facing
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электротехнике, к электрическим машинам и преимущественно может быть использовано в конструкциях синхронных электрогенераторов с постоянными магнитами. Технический результат состоит в повышении энергетической эффективности. Электрогенератор содержит, по меньшей мере, один статор с установленными на нем по окружности магнитопроводами с обмотками. Ротор установлен на валу в виде диска или кольца, обращен одной стороной к статору и снабжен магнитными элементами, установленными на нем по окружности с возможностью магнитного взаимодействия с магнитопроводами статора. Магнитопроводы статора выполнены П-образными и обращены своими радиальными полюсами к ротору. Каждый магнитный элемент ротора выполнен в виде двух постоянных магнитов, обращенных разноименными полюсами, установленными радиально, к статору и соединенных магнитопроводом. Размеры каждого магнита в направлении вращения ротора и по радиусу ротора выбраны равными (15-23)δ и (5-6) δ соответственно, где δ - размер зазора между полюсами магнитопроводов статора и обращенными к ним полюсами магнитов. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.
Description
Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам, и преимущественно может быть использовано в конструкциях синхронных электрогенераторов с постоянными магнитами.
Известны магнитоэлектрический генератор безредукторного ветроагрегата (SU 1737151 А1, 1992), электрическая машина (RU 2234788 С2, 2004), торцевая электрическая машина (RU 2246167 С1, 2005), плоскороторный электрогенератор (RU 2005125735 А, 2006), электрический генератор с постоянными магнитами (RU 2394336 С1, 2010) и электрический генератор с компенсацией сил магнитного удержания ротора (RU 2011107322 А, 2012), которые в общей для них части содержат, по меньшей мере, один статор, статорные обмотки с магнитопроводами, по меньшей мере, один плоский ротор и постоянные магниты, установленные на роторе с возможностью магнитного взаимодействия с магнитопроводами статора.
Наиболее близким по технической сущности к настоящему изобретению является магнитоэлектрический генератор, входящий в состав известного ветрогенератора (RU 2168062 С1, 2001). Указанный ближайший аналог содержит два статора в виде дисков, в которые вмонтированы магнитопроводы в виде шихтованных плоских колец из ферромагнитной ленты с обмотками на их торцевых частях, и дискообразный ротор с вмонтированными в него постоянными магнитами, который установлен на валу между статорами с обеспечением возможности магнитного взаимодействия постоянных магнитов с магнитопроводами и обмотками.
Вместе с тем недостатком ближайшего аналога, как и всех перечисленных выше аналогов, является недостаточно высокая энергетическая эффективность генераторов, обусловленная недостаточно рациональным выбором геометрических параметров магнитов по отношению к ширине зазора между ротором и статором.
Задачей настоящего изобретения является повышение энергетической эффективности электрогенератора.
Поставленная задача решена согласно настоящему изобретению тем, что электрогенератор, содержащий в соответствии с ближайшим аналогом, по меньшей мере, один статор, снабженный установленными на нем по окружности магнитопроводами с обмотками, и установленный на валу ротор в виде диска или кольца, обращенный одной стороной к статору и снабженный магнитными элементами, установленными на нем по окружности с возможностью магнитного взаимодействия с магнитопроводами статора, отличается от ближайшего аналога тем, что магнитопроводы статора выполнены П-образными и обращены своими полюсами, установленными радиально, к ротору, а каждый магнитный элемент выполнен в виде двух постоянных магнитов, обращенных разноименными полюсами, установленными радиально, к статору и соединенных магнитопроводом из магнитомягкого материала, причем размеры каждого магнита в направлении вращения ротора и по радиусу ротора выбраны равными (15-23)δ и (5-6)δ соответственно, где δ - размер зазора между полюсами магнитопроводов статора и обращенными к ним полюсами магнитов.
При наилучшем осуществлении настоящего изобретения электрогенератор снабжен вторым статором, установленным с другой стороны ротора, и на указанной стороне ротора установлены по окружности магнитные элементы, каждый из которых выполнен в виде двух постоянных магнитов, обращенных разноименными полюсами, установленными радиально, ко второму статору и соединенных магнитопроводом из магнитомягкого материала, причем размеры каждого магнита в направлении вращения ротора и по радиусу ротора выбраны равными (15-23)δ и (5-6)δ соответственно, где δ - размер зазора между полюсами магнитопроводов второго статора и обращенными к ним полюсами магнитов.
При этом размер каждого магнита в направлении намагниченности выбран равным (2,0-2,5)δ, где δ - размер зазора между полюсами магнитопроводов статора и обращенными к ним полюсами магнитов.
Толщина магнитопровода, соединяющего два постоянных магнита каждого магнитного элемента, выбрана равной (3-4)δ, где δ - размер зазора между полюсами магнитопроводов статора и обращенными к ним полюсами магнитов.
Выполнение магнитопроводов статора П-образными и размещение их своими полюсами, установленными радиально, к ротору, а также выполнение каждого магнитного элемента в виде двух постоянных магнитов, обращенных разноименными полюсами, установленными радиально, к статору и соединенных магнитопроводом из магнитомягкого материала, когда размеры каждого магнита в направлении вращения ротора и по радиусу ротора выбраны равными (15-23)δ и (5-6)δ соответственно, где δ - размер зазора между полюсами магнитопроводов статора и обращенными к ним полюсами магнитов, обеспечивает повышение энергетической эффективности электрогенератора, что подтверждается следующими соображениями.
При увеличении размеров магнитов в направлении вращения ротора и по радиусу ротора увеличивается площадь их полюсов, что приводит к возрастанию индукции магнитного поля в зазоре между полюсами магнитопроводов статора и обращенными к ним полюсами магнитов. В результате этого возрастает наводимая в обмотках статора электродвижущая сила. Вместе с тем авторами настоящего изобретения экспериментально установлено, что при дальнейшем увеличении площади полюса магнита за счет дальнейшего увеличения его размеров свыше указанных значений наблюдается уменьшение индукции магнитного поля.
Кроме того, известно, что при увеличении размера магнита в направлении намагниченности индукция магнитного поля в магните, а следовательно, и вне магнита возрастает и ограничена величиной остаточной индукции магнитного материала. Однако авторами настоящего изобретения было установлено, что в магнитной системе, образованной выполненными согласно настоящему изобретению магнитными элементами ротора и П-образными магнитопроводами статора, в зависимости от размера зазора между полюсами магнитопроводов статора и обращенными к ним полюсами магнитов значение магнитной индукции в П-образном магнитопроводе статора при увеличении размера магнита в направлении намагничивания, начиная с некоторого его значения, не только перестает увеличиваться, но и может начать уменьшаться. Было установлено, что максимальное значение магнитной индукции в П-образном магнитопроводе статора достигается в случае, когда размер каждого магнита в направлении намагниченности выбран равным (2,0-2,5)δ, где δ - размер зазора между полюсами магнитопроводов статора и обращенными к ним полюсами магнитов. Такой выбор размеров магнитов в направлении намагниченности способствует возрастанию наводимой в обмотках статора электродвижущей силы и поэтому также обеспечивает повышение энергетической эффективности электрогенератора.
Авторы настоящего изобретения также экспериментально установили, что в магнитной системе, образованной выполненными согласно настоящему изобретению магнитными элементами ротора и П-образными магнитопроводами статора, толщина магнитопровода, соединяющего два постоянных магнита каждого магнитного элемента, существенным образом влияет на величину магнитного потока, проходящего через обмотки статора, причем наибольшее значение этого магнитного потока обеспечивается при выборе толщины этого магнитопровода равной (3-4)δ, где δ - размер зазора между полюсами магнитопроводов статора и обращенными к ним полюсами магнитов. Такой выбор толщины магнитопровода, соединяющего два постоянных магнита каждого магнитного элемента, способствует возрастанию наводимой в обмотках статора электродвижущей силы и поэтому также обеспечивает повышение энергетической эффективности электрогенератора. При значении толщины магнитопровода, меньшем указанного диапазона, магнитный поток, проходящий через обмотки статора, существенно уменьшается, что связано с насыщением материала. При увеличении толщины магнитопровода за пределы указанного диапазона значений можно было бы ожидать постоянство магнитного потока, что не вызвало бы увеличения величины индуцируемой электродвижущей силы, но привело бы к неоправданному увеличению массы и момента инерции ротора. Однако эксперименты авторов настоящего изобретения показали, что при увеличении толщины магнитопровода за пределы указанного диапазона значений величина магнитного потока через обмотку статора также уменьшается.
Отмеченное свидетельствует о решении декларированной выше задачи настоящего изобретения благодаря наличию у заявляемого электрогенератора перечисленных выше отличительных признаков.
На фиг.1 показан осевой разрез электрогенератора при наилучшем осуществлении настоящего изобретения, где 1 - первый статор, 2 - второй статор, 3 - вал, 4 - ротор, 5 - магнитопровод статора, 6 - обмотка, 7 - магнит и 8 - магнитопровод магнитов.
На фиг.2 показан вид В фиг.1 (увеличено), где 9 - полюс магнитопровода статора.
На фиг.3 показан вид Г слева фиг.1.
На фиг.4 показан разрез по А-А фиг.1.
На фиг.5 показан разрез по Б-Б фиг.1.
Электрогенератор при наилучшем осуществлении настоящего изобретения содержит первый и второй статоры 1 и 2, которые выполнены из немагнитного материала, например из алюминия или полимерного материала, в виде диска или кольца и установлены соосно, а также ротор 4 в виде диска или кольца, который выполнен из немагнитного материала, например из алюминия или полимерного материала, размещен между первым и вторым статорами 1 и 2 и закреплен на валу 3, установленном в подшипниках (на чертежах не обозначены) первого и второго статоров 1 и 2 с возможностью вращения. В случае использования электрогенератора в составе ветроколеса или гидротурбины снаружи на роторе 4 могут быть установлены соответствующие лопатки (на чертежах не показаны). В остальных случаях вращение вала 3 с ротором 4 обеспечивает привод (на чертежах не показан), присоединенный к валу 3.
Первый и второй статоры 1 и 2 снабжены П-образными магнитопроводами 5 статора из шихтованного магнитомягкого материала, которые размещены по окружности с радиальным расположением полюсов 9, обращенных к ротору 4, установлены своими полюсами 9 в выполненных в первом и втором статорах 1 и 2 отверстиях и снабжены обмотками 6. На двух сторонах ротора 4 расположены магнитные элементы (на чертежах не обозначены), установленные по окружности с возможностью магнитного взаимодействия с магнитопроводами 5 первого и второго статоров 1 и 2.
Каждый магнитный элемент ротора 4 выполнен в виде двух постоянных магнитов 7 из магнитотвердого материала системы NdFeB, обращенных разноименными полюсами, установленными радиально, к соответствующему первому статору 1 или второму статору 2 и соединенных магнитопроводом 8 магнитов из магнитомягкого материала, например из низкоуглеродистой стали. Размер L каждого магнита в направлении вращения ротора 4 (см. фиг.5) выбран равным (15-23)δ, а размер R каждого магнита 7 по радиусу ротора 4 выбран равным (5-6)δ, где δ - размер зазора между полюсами 9 магнитопроводов 5 первого или второго статоров 1 или 2 и обращенными к ним полюсами магнитов 7. Размер Н каждого магнита 7 в направлении намагниченности (см. фиг.2) выбран равным (2,0-2,5)δ, где δ - размер зазора между полюсами 9 магнитопроводов 5 первого или второго статоров 1 или 2 и обращенными к ним полюсами магнитов 7. Толщина h магнитопровода 8 магнитов (см. фиг.2) выбрана равной (3-4)δ, где δ - размер зазора между полюсами 9 магнитопроводов 5 первого или второго статоров 1 или 2 и обращенными к ним полюсами магнитов 7.
Так, например, в разработанном и испытанном авторами настоящего изобретения опытном образце электрогенератора указанные размеры имели следующие значения: δ=2 мм, L=42 мм, R=10 мм, Н=4 мм и h=6 мм.
Электрогенератор работает следующим образом.
Постоянные магниты 7 создают магнитные потоки, которые протекают через магнитопроводы 5 статора. В результате вращения ротора 4 относительно первого и второго статоров 1 и 2 магнитные потоки, протекающие в магнитопроводах 5 статора, становятся переменными и, пронизывая обмотки 6, наводят в последних электродвижущую силу.
Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает повышение энергетической эффективности электрогенератора.
Claims (4)
1. Электрогенератор, содержащий, по меньшей мере, один статор, снабженный установленными на нем по окружности магнитопроводами с обмотками, и установленный на валу ротор в виде диска или кольца, обращенный одной стороной к статору и снабженный магнитными элементами, установленными на нем по окружности с возможностью магнитного взаимодействия с магнитопроводами статора, отличающийся тем, что магнитопроводы статора выполнены П-образными и обращены своими полюсами, установленными радиально, к ротору, а каждый магнитный элемент выполнен в виде двух постоянных магнитов, обращенных разноименными полюсами, установленными радиально, к статору и соединенных магнитопроводом из магнитомягкого материала, причем размеры каждого магнита в направлении вращения ротора и по радиусу ротора выбраны равными (15-23)δ и (5-6)δ соответственно, где δ - размер зазора между полюсами магнитопроводов статора и обращенными к ним полюсами магнитов.
2. Электрогенератор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен вторым статором, установленным с другой стороны ротора, и на указанной стороне ротора установлены по окружности магнитные элементы, каждый из которых выполнен в виде двух постоянных магнитов, обращенных разноименными полюсами, установленными радиально, ко второму статору и соединенных магнитопроводом из магнитомягкого материала, причем размеры каждого магнита в направлении вращения ротора и по радиусу ротора выбраны равными (15-23)δ и (5-6)δ соответственно, где δ - размер зазора между полюсами магнитопроводов второго статора и обращенными к ним полюсами магнитов.
3. Электрогенератор по п.1 или 2, отличающийся тем, что размер каждого магнита в направлении намагниченности выбран равным (2,0-2,5)δ, где δ - размер зазора между полюсами магнитопроводов статора и обращенными к ним полюсами магнитов.
4. Электрогенератор по п.1 или 2, отличающийся тем, что толщина магнитопровода, соединяющего два постоянных магнита каждого магнитного элемента, выбрана равной (3-4)δ, где δ - размер зазора между полюсами магнитопроводов статора и обращенными к ним полюсами магнитов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013127025/07A RU2534046C1 (ru) | 2013-06-10 | 2013-06-10 | Электрогенератор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013127025/07A RU2534046C1 (ru) | 2013-06-10 | 2013-06-10 | Электрогенератор |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2534046C1 true RU2534046C1 (ru) | 2014-11-27 |
Family
ID=53382917
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013127025/07A RU2534046C1 (ru) | 2013-06-10 | 2013-06-10 | Электрогенератор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2534046C1 (ru) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017007443A1 (ru) * | 2015-07-06 | 2017-01-12 | Анатолий Максимович АЛЕЕВ | Электрогенератор |
RU2722923C1 (ru) * | 2019-08-27 | 2020-06-04 | Общество С Ограниченной Ответственностью Научно-Производственное Предприятие "Томская Электронная Компания" | Модульный статор синхронной вращающейся электрической машины |
RU207794U1 (ru) * | 2021-08-02 | 2021-11-17 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие «Томская электронная компания» | Синхронная электрическая машина торцевого типа |
RU2759797C1 (ru) * | 2021-03-16 | 2021-11-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Дорнадзор" | Мотор-генератор |
RU2802788C1 (ru) * | 2022-06-30 | 2023-09-04 | Общество с ограниченной ответственностью "Дорнадзор" | Двухфазная синхронная вентильно-индукторная электрическая машина |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3244719A1 (de) * | 1982-12-03 | 1984-06-07 | GST Gesellschaft für Systemtechnik mbH, 4300 Essen | Windgenerator |
SU1737151A1 (ru) * | 1989-03-17 | 1992-05-30 | Научно-Производственное Объединение "Магнетон" | Безредукторный ветроагрегат |
RU2168062C1 (ru) * | 1999-12-07 | 2001-05-27 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники им. Б.Е. Веденеева" | Ветрогенератор |
RU2246167C1 (ru) * | 2003-07-24 | 2005-02-10 | Красноярский государственный технический университет (КГТУ) | Торцевая электрическая машина |
RU2394336C1 (ru) * | 2009-05-06 | 2010-07-10 | Петр Тихонович Харитонов | Способ и устройство взаимной компенсации тормозящих сил в электрическом генераторе с постоянными магнитами |
RU2011107322A (ru) * | 2011-02-25 | 2012-08-27 | Научно-Исследовательский Инжиниринговый Комплекс Энергосбережения и Ноосферных Технологий (НИИКЭНТ) - ООО "Научно-производственная фи | Электрический генератор с компенсацией сил магнитного удержания ротора |
-
2013
- 2013-06-10 RU RU2013127025/07A patent/RU2534046C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3244719A1 (de) * | 1982-12-03 | 1984-06-07 | GST Gesellschaft für Systemtechnik mbH, 4300 Essen | Windgenerator |
SU1737151A1 (ru) * | 1989-03-17 | 1992-05-30 | Научно-Производственное Объединение "Магнетон" | Безредукторный ветроагрегат |
RU2168062C1 (ru) * | 1999-12-07 | 2001-05-27 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники им. Б.Е. Веденеева" | Ветрогенератор |
RU2246167C1 (ru) * | 2003-07-24 | 2005-02-10 | Красноярский государственный технический университет (КГТУ) | Торцевая электрическая машина |
RU2394336C1 (ru) * | 2009-05-06 | 2010-07-10 | Петр Тихонович Харитонов | Способ и устройство взаимной компенсации тормозящих сил в электрическом генераторе с постоянными магнитами |
RU2011107322A (ru) * | 2011-02-25 | 2012-08-27 | Научно-Исследовательский Инжиниринговый Комплекс Энергосбережения и Ноосферных Технологий (НИИКЭНТ) - ООО "Научно-производственная фи | Электрический генератор с компенсацией сил магнитного удержания ротора |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017007443A1 (ru) * | 2015-07-06 | 2017-01-12 | Анатолий Максимович АЛЕЕВ | Электрогенератор |
RU2722923C1 (ru) * | 2019-08-27 | 2020-06-04 | Общество С Ограниченной Ответственностью Научно-Производственное Предприятие "Томская Электронная Компания" | Модульный статор синхронной вращающейся электрической машины |
RU2759797C1 (ru) * | 2021-03-16 | 2021-11-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Дорнадзор" | Мотор-генератор |
RU207794U1 (ru) * | 2021-08-02 | 2021-11-17 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие «Томская электронная компания» | Синхронная электрическая машина торцевого типа |
RU2802788C1 (ru) * | 2022-06-30 | 2023-09-04 | Общество с ограниченной ответственностью "Дорнадзор" | Двухфазная синхронная вентильно-индукторная электрическая машина |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI429168B (zh) | Permanent magnet rotating machine | |
JP6396648B2 (ja) | 発電機 | |
CN105245073A (zh) | 定子永磁型双凸极盘式电机 | |
CN103490573A (zh) | 一种轴向磁场磁通切换型表贴式永磁记忆电机 | |
WO2013032401A1 (en) | High torque, low inertia direct drive motor | |
CN105515229A (zh) | 一种盘式电机 | |
JP2021182865A (ja) | 電動モータ | |
RU2534046C1 (ru) | Электрогенератор | |
WO2016004823A1 (zh) | 一种定子及无刷直流电机、三相开关磁阻和罩极电机 | |
RU2515998C1 (ru) | Магнитоэлектрический генератор | |
CN203522480U (zh) | 新型切向磁钢混合励磁同步电机 | |
US9106115B2 (en) | Rotating electrical machine | |
RU2474032C2 (ru) | Магнитоэлектрический генератор | |
CN106981937B (zh) | 一种转子错位结构电机 | |
JP6645351B2 (ja) | 回転電機 | |
JP5582149B2 (ja) | ロータ、これを用いた回転電機および発電機 | |
CN106655553A (zh) | 一种复合结构电机 | |
CN203872024U (zh) | 开关磁阻电机 | |
JP6589703B2 (ja) | 回転電機 | |
RU2379546C1 (ru) | Статор ветроэлектрогенератора | |
WO2012121685A2 (ru) | Тихоходный многополюсный синхронный генератор | |
RU116714U1 (ru) | Магнитоэлектрическая дисковая машина | |
RU2516270C1 (ru) | Магнитоэлектрическая машина | |
RU53828U1 (ru) | Многополюсная магнитоэлектрическая машина | |
RU2775062C1 (ru) | Синхронный генератор |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150611 |