RU2543054C1 - Магнитоэлектрическая машина - Google Patents
Магнитоэлектрическая машина Download PDFInfo
- Publication number
- RU2543054C1 RU2543054C1 RU2013142776/07A RU2013142776A RU2543054C1 RU 2543054 C1 RU2543054 C1 RU 2543054C1 RU 2013142776/07 A RU2013142776/07 A RU 2013142776/07A RU 2013142776 A RU2013142776 A RU 2013142776A RU 2543054 C1 RU2543054 C1 RU 2543054C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnets
- machine
- rotor
- stator
- coils
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к электромашиностроению. Магнитоэлектрическая машина содержит статор и корпус, образованный двумя дисками и съемными секциями, с установленными в нем частями машины. Ротор магнитоэлектрической машины образован двумя дисками, соединенными между собой втулкой, связанной с валом. На роторе установлены магниты. Статор образован катушками со стальными сердечниками, установленными в съемных секциях, размещающихся в пространстве между и перпендикулярно продольной оси магнитов, магнитов с минимальным зазором. Стальные сердечники статора имеют П-образную форму, на которых закреплены катушки, а ротор выполнен в виде цилиндра, на котором закреплены полые цилиндры с размещенными в них постоянными магнитами. Порядок полюсов постоянных магнитов, обращенный к катушкам, чередующийся. Техническим результатом является возможность регулирования выходных параметров магнитоэлектрической машины. 3 ил.
Description
Изобретение относится к энергомашиностроению, а именно к двигателям и генераторам, содержащим в конструкции постоянные магниты.
Известна магнитоэлектрическая дисковая машина [патент №116714 от 27.05.2012] состоит из статора и ротора, выполненных в виде дисков и размещенных на валу. Статор состоит как минимум из четырех дисков, а ротор 2 как минимум из двух дисков и выполнен из немагнитного материала. На статоре жестко по диаметру d установлены n - П-образных шихтованных магнитопроводов с катушками, последовательно соединенными между собой и равномерно распределенных по окружности диска статора. П-образные шихтованные магнитопроводы с обмотками n1 статора размещены по радиусу d. На каждом из роторных дисков выполнены отверстия m в форме прямоугольных прорезей l, l1, в которых размещены рабочие органы (магниты), расположенные по окружности ротора на диаметре d, равноудаленные друг от друга и от оси вала, причем количество прорезей m равно количеству n полюсов «П»-образных шихтованных магнитопроводов статора (m=n), а размер прорезей l, l1 зависит от размера рабочих органов (магнитов). Геометрические размеры полюса - магнитопроводов и полюсов постоянных магнитов совпадают.
В известной конструкции ввиду малого значения воздушного зазора между магнитопроводом и постоянными магнитами неизбежно возникают значительные тяговые усилия в осевом направлении дисковой машины, что приводит к увеличению трения при вращении и возможности деформации ротора, что значительно снижает КПД магнитоэлектрической дисковой машины в целом.
Наиболее близким устройством того же назначения по совокупности признаков является магнитоэлектрическая машина [патент №2264025 от 10.11.2005], характеризующаяся тем, что она имеет корпус, образованный двумя дисками и съемными секциями, с установленными в нем частями машины, представляющими собой коллектор, статор, ротор, образованный двумя дисками, соединенными между собой втулкой, связанной с валом, на внутренних сторонах дисков по окружностям равного радиуса попарно параллельно установлены магниты на расстоянии друг от друга, равном их длине, с направлением одноименными полюсами на одном диске в одну сторону, на другом - в противоположную, с расстоянием между магнитами, установленными на разных дисках, равном длине сердечника катушки с минимальным зазором, статор образован катушками со стальными сердечниками, установленными в съемных секциях, размещающихся в пространстве между и перпендикулярно продольной оси магнитов на расстоянии друг от друга, равном длине магнита, охватывающими раздвоенными концами сердечников поперечное сечение магнитов с минимальным зазором, коллектор образован двумя контактными кольцами и кольцом с чередующимися плюсовыми и минусовыми токовыми ламелями, разделенными нейтральными ламелями и поворотной траверсой с рычагом управления, обеспечивающей изменение положения щеток относительно токовых ламелей.
Недостатками указанной конструкции является наличие щеточно-коллекторного узла, что усложняет конструкцию машины и обуславливает дополнительные электрические потери мощности, что приводит к снижению кпд машины в целом. Использование сегментных постоянных магнитов в конструкции магнитоэлектрической машины определяет сложность технологического исполнения подвижной части магнитоэлектрической машины.
Задачей заявляемого изобретения является повышение кпд магнитоэлектрической машины, за счет уменьшения потерь электрической энергии, обусловливаемое отсутствием коллектора, и как следствие, повышение кпд магнитоэлектрической машины в целом, упрощение конструкции.
Технический результат заключается в усовершенствовании конструкции, позволяющей регулировать выходные параметры магнитоэлектрической машины.
Данный технический результат достигается тем, что в магнитоэлектрической машине, имеющей корпус, образованный двумя дисками и съемными секциями, с установленными в нем частями машины, статор, ротор, образованный двумя дисками, соединенными между собой втулкой, связанной с валом, на роторе установлены магниты, статор образован катушками со стальными сердечниками, установленными в съемных секциях, размещающихся в пространстве между и перпендикулярно продольной оси магнитов, магнитов с минимальным зазором, согласно предложенному техническому решению стальные сердечники статора имеют П-образную форму, на которых закреплены катушки, а ротор, представляющий из себя подвижную часть и имеющий форму цилиндра, выполнен из немагнитного материала. На роторе закреплены полые цилиндры с размещенными в них постоянными магнитами, порядок полюсов постоянных магнитов, обращенный к катушкам, чередующийся: «N», «S», «N», «S» «N», «S», «N», «S».
На фиг.1 и фиг.2 представлена конструкция магнитоэлектрической машины.
На фиг.3 показано распределение магнитного поля внутри магнитной системы магнитоэлектрической машины (расчет выполнен в программе Eclut 5.5), указывающее на компенсацию тягового усилия в осевом направлении намагниченности постоянных магнитов от их положения по отношению к неподвижным магнитопроводам.
Предложенная магнитоэлектрическая машина содержит в своем составе неподвижный статор, включающий в свой состав корпус 1, состоящий не менее чем из двух съемных секций 2, между которыми размещены n образующих каркас пластин 3, на которых посредством держателей П-образной конструкции 4, на болтах 5, установлены n шихтованных стальных магнитопроводов 6. Количество съемных секций 2 n выбирается в зависимости от применяемых магнитов и мощности машины (например, согласно представленной формуле [1] для магнитоэлектрической машины, имеющей мощность 1.5 кВт, n=6).
На П-образных магнитопроводах 6 размещены катушки 7, последовательно соединенные между собой. Магнитоэлектрическая машина содержит ротор, представляющий собой подвижную часть и имеющий форму цилиндра 8 из немагнитного материала, на котором размещены m полых цилиндров 9 из немагнитного материала, количество которых выбирается в зависимости от мощности машины (например, для магнитоэлектрической машины, имеющей мощность 1.3 кВт, m=8).
Мощность машины можно определить по выражению
где М - электромагнитный момент, развиваемый магнитоэлектрической машиной, Н·м;
ω - скорость вращения ротора магнитоэлектрической машины, рад/с [Электротехника: Учеб. для вузов / А.С. Касаткин, М.В. Немцов. - 9-е изд., стер. - М.: Издательский центр "Академия", 2005. - 544 с. ISBN 5-7695-2144-9].
Электромагнитный момент машины может быть определен по формуле
M=F·l,
где F - пандеромоторная сила, действующая на ротор магнитоэлектрической машины, Н;
l - радиус, проведенный от оси вращения к точке приложения силы, м.
Согласно расчетам (фиг.3), для рассматриваемой конструкции магнитоэлектрической машины (m=6, n=8) пандеромоторная сила F равна 5900 Н, на расстоянии l, равном 0.04 м.
Таким образом, электромагнитный момент составляет М=F·l=518·0.1=51.8 Н·м.
Тогда мощность магнитоэлектрической машины, при скорости вращения v, равной 240 об/мин, равна:
Корпуса 9 представляют собой полые цилиндры, разделенные на два отсека, в каждом из которых располагается по одному постоянному магниту 10, закрытый основанием цилиндра обращенной к магнитопроводу стороной. В цилиндре выполнено отверстие d, с целью уменьшения магнитного сопротивления. С другой стороны корпус закрыт диском 11 с резьбой снаружи, который размещен в корпусе 9. Второй отсек корпуса 9 предназначен для размещения в нем крепежных винтов 12, связывающих цилиндр 8 и дополнительный диск 13, также размещенный внутри корпуса 9. Размещенные внутри корпуса 9 постоянные магниты 10 обращены к магнитопроводам 6 различными магнитными полюсами. Полюса постоянных магнитов, обращенные к магнитопроводам, чередуются: «N», «S», «N», «S», «N», «S», «N», «S». Ротор магнитоэлектрической машины с двух сторон закрыт крышками 14, в которых выполнены отверстия для размещения в них вала 15 магнитоэлектрической машины, например, при помощи резьбового соединения. Съемные секции 2 также имеют отверстие с размещенными в них подшипниками 16, которые соосны отверстиям в крышках 14, в которых расположен вал 15 магнитоэлектрической машины. К последовательно соединенным катушкам 7 присоединено преобразовательное устройство, включающее в свой состав выпрямитель (например, выпрямитель-преобразователь зарядно-разрядный ВЗА-Р-20-36-4), аккумулятор не менее 100 А∙ч (например, гелевая аккумуляторная батарея GX 12-200 или комплект аккумуляторов, соединенных таким образом, чтобы емкость составляла не менее 100 А∙ч) и инвертор (например, МАП Sin Энергия). Преобразователь на чертеже не показан.
Устройство работает следующим образом.
Магнитоэлектрическая машина работает в генераторном режиме.
Под действием механических усилий извне, ротор машины начинает вращаться, вращаются и магниты 10, установленные на роторе, вследствие этого катушки 7 с магнитопроводами 6 будут подвергаться влиянию периодически меняющегося по величине и направлению магнитного потока магнитов. В результате чего в катушках 7 возникает переменное напряжение. Используя преобразовательное устройство, выходное напряжение магнитоэлектрической машины преобразуется в выходное напряжение преобразователя, удовлетворяющее стандартам качества электрической энергии ГОСТ 13109-97 и ГОСТ Р 54149-2010. Преобразовательное устройство работает следующим образом. Выходное напряжение подается на вход выпрямителя (например, выпрямитель-преобразователь зарядно-разрядный ВЗА-Р-20-36-4), выходное напряжение которого является постоянным. Данное постоянное напряжение подается на клеммы аккумулятора, таким образом, осуществляется заряд аккумулятора. В свою очередь аккумулятор присоединен ко входу инвертора (например, МАП Sin Энергия), который осуществляет преобразование постоянного напряжения в переменное с параметрами промышленной сети (значение напряжения соответствует ГОСТ 13109-97 и ГОСТ Р 54149-2010).
Предложенная конструкция позволяет повысить кпд магнитоэлектрической машины, за счет уменьшения потерь электрической энергии, обусловливаемого отсутствием коллектора, и как следствие, повысить кпд магнитоэлектрической машины в целом, упростить конструкцию подвижного якоря за счет исключения щеточно-коллекторного узла, а также за счет применения цилиндрических постоянных магнитов. Упрощение конструкции подвижного якоря достигается за счет исключения щеточно-коллекторного узла, а также за счет применения цилиндрических постоянных магнитов. Указанные магниты по сравнению с сегментными проще в изготовлении и, как следствие, имеют меньшую стоимость.
Claims (1)
- Магнитоэлектрическая машина, характеризующаяся тем, что она имеет корпус, образованный двумя дисками и съемными секциями, с установленными в нем частями машины, статор, ротор, образованный двумя дисками, соединенными между собой втулкой, связанной с валом, на роторе установлены постоянные магниты, статор образован катушками со стальными сердечниками, установленными в съемных секциях, размещающихся в пространстве между и перпендикулярно продольной оси магнитов, магнитов с минимальным зазором, отличающаяся тем, что стальные сердечники статора имеют П-образную форму, на которых закреплены катушки, а на роторе закреплены корпусы в виде полых цилиндров, в которых размещены постоянные магниты, причем порядок полюсов постоянных магнитов, обращенный к катушкам, чередующийся: «N», «S», «N», «S» «N», «S», «N», «S».
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013142776/07A RU2543054C1 (ru) | 2013-09-19 | 2013-09-19 | Магнитоэлектрическая машина |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013142776/07A RU2543054C1 (ru) | 2013-09-19 | 2013-09-19 | Магнитоэлектрическая машина |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2543054C1 true RU2543054C1 (ru) | 2015-02-27 |
RU2013142776A RU2013142776A (ru) | 2015-03-27 |
Family
ID=53286511
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013142776/07A RU2543054C1 (ru) | 2013-09-19 | 2013-09-19 | Магнитоэлектрическая машина |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2543054C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2793960C1 (ru) * | 2022-03-08 | 2023-04-11 | Общество С Ограниченной Ответственностью Научно-Производственное Предприятие "Машины Индукторные Реактивные" (Ооо Нпп "Мир") | Индукторный гребной электродвигатель |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4135107A (en) * | 1974-05-27 | 1979-01-16 | U.S. Philips Corporation | Multi-phase alternating current machine with stepped stator |
WO1988004883A2 (en) * | 1986-12-30 | 1988-07-14 | Sundstrand Corporation | Generator system with integral permanent magnet generator exciter |
RU2256277C2 (ru) * | 2003-06-04 | 2005-07-10 | Денисенко Геральд Иванович | Магнитоэлектрическая машина |
RU2264025C2 (ru) * | 2003-12-10 | 2005-11-10 | Денисенко Геральд Иванович | Магнитоэлектрическая машина |
RU2356156C1 (ru) * | 2007-09-21 | 2009-05-20 | Виктор Александрович Зуккель | Магнитоэлектрический генератор электроэнергии |
RU116714U1 (ru) * | 2011-12-26 | 2012-05-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Магнитоэлектрическая дисковая машина |
US8519590B2 (en) * | 2007-02-02 | 2013-08-27 | Mitsubishi Electric Corporation | Magneto generator with multiple sets of three-phase windings |
-
2013
- 2013-09-19 RU RU2013142776/07A patent/RU2543054C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4135107A (en) * | 1974-05-27 | 1979-01-16 | U.S. Philips Corporation | Multi-phase alternating current machine with stepped stator |
WO1988004883A2 (en) * | 1986-12-30 | 1988-07-14 | Sundstrand Corporation | Generator system with integral permanent magnet generator exciter |
RU2256277C2 (ru) * | 2003-06-04 | 2005-07-10 | Денисенко Геральд Иванович | Магнитоэлектрическая машина |
RU2264025C2 (ru) * | 2003-12-10 | 2005-11-10 | Денисенко Геральд Иванович | Магнитоэлектрическая машина |
US8519590B2 (en) * | 2007-02-02 | 2013-08-27 | Mitsubishi Electric Corporation | Magneto generator with multiple sets of three-phase windings |
RU2356156C1 (ru) * | 2007-09-21 | 2009-05-20 | Виктор Александрович Зуккель | Магнитоэлектрический генератор электроэнергии |
RU116714U1 (ru) * | 2011-12-26 | 2012-05-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Магнитоэлектрическая дисковая машина |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2793960C1 (ru) * | 2022-03-08 | 2023-04-11 | Общество С Ограниченной Ответственностью Научно-Производственное Предприятие "Машины Индукторные Реактивные" (Ооо Нпп "Мир") | Индукторный гребной электродвигатель |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013142776A (ru) | 2015-03-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2402858C1 (ru) | Аксиальный бесконтактный генератор постоянного тока | |
RU2533886C1 (ru) | Бесколлекторный двигатель постоянного тока | |
Kataoka et al. | Design of high torque PM vernier motor | |
RU2599056C1 (ru) | Высокоскоростной многофазный синхронный генератор | |
KR101682408B1 (ko) | 전기 모터 | |
CN210111816U (zh) | 一种可变气隙磁通密度的新型永磁激磁型发电机 | |
RU2543054C1 (ru) | Магнитоэлектрическая машина | |
CN104137400A (zh) | 电机 | |
RU2393615C1 (ru) | Однофазный бесконтактный магнитоэлектрический генератор | |
RU2284629C2 (ru) | Униполярный бесколлекторный торцовый генератор постоянного тока | |
RU2406212C2 (ru) | Бесконтактная электрическая машина | |
RU2565775C1 (ru) | Бесколлекторный синхронный генератор с постоянными магнитами | |
CN209925430U (zh) | 一种混合型磁浮轴承系统 | |
CN101882901A (zh) | 双磁环感应式磁能发电机 | |
CN113437850A (zh) | 一种双定子单转子轴向磁通混合励磁电机 | |
KR20190090755A (ko) | 모터와 알터네이터를 융합한 구동기계 | |
RU2609524C1 (ru) | Многофазный мотор-генератор с магнитным ротором | |
RU2516270C1 (ru) | Магнитоэлектрическая машина | |
EP2894772A1 (en) | Electromechanical converter | |
RU192585U1 (ru) | Электрический генератор | |
RU2807680C2 (ru) | Электрическая машина с дополнительным подвижным самонаправляющимся статором | |
CN110504810B (zh) | 并联磁路混合励磁磁阻电机系统 | |
KR102126784B1 (ko) | 플라이휠에 의해 전기를 저장하기 위한 전기 장치 | |
KR102613569B1 (ko) | 발전장치 | |
RU2773047C1 (ru) | Генератор с двухконтурной обмоткой статора и кольцевым дополнительным неподвижным электромагнитным контуром |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170920 |