RU2560529C1 - Magnetoelectric generator - Google Patents

Magnetoelectric generator Download PDF

Info

Publication number
RU2560529C1
RU2560529C1 RU2014104648/07A RU2014104648A RU2560529C1 RU 2560529 C1 RU2560529 C1 RU 2560529C1 RU 2014104648/07 A RU2014104648/07 A RU 2014104648/07A RU 2014104648 A RU2014104648 A RU 2014104648A RU 2560529 C1 RU2560529 C1 RU 2560529C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
permanent magnets
row
parallel
disks
generator
Prior art date
Application number
RU2014104648/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014104648A (en
Inventor
Анатолий Юрьевич Велико-Иваненко
Сергей Михайлович Есаков
Original Assignee
Сергей Михайлович Есаков
Есаков Михаил Сергеевич
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 Сергей Михайлович Есаков, Есаков Михаил Сергеевич filed Critical Сергей Михайлович Есаков
Priority to RU2014104648/07A priority Critical patent/RU2560529C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2014104648A publication Critical patent/RU2014104648A/en
Publication of RU2560529C1 publication Critical patent/RU2560529C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: in the magnetoelectric generator a stator contains two parallel plates between which the circular windings are located. The generator armature is implemented from two parallel disks fixed on a shaft, on each of which on the surfaces facing to each other the ring-shaped rows of permanent magnets magnetized in the direction parallel to the axis of rotation of the armature are placed. The polarity of permanent magnets in each row alternates. The poles of permanent magnets of the same row are facing towards opposite poles of permanent magnets of another row. Between the neighboring permanent magnets of each row the additional permanent magnets are placed, each of which is magnetized in the direction of the line, perpendicular to the radiuses of disks separating additional magnets in two symmetric parts, and parallel to the planes of disks.
EFFECT: increase of power of the magnetoelectric generator.
5 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники, а именно к низкооборотным электрическим генераторам, и может быть использовано, в частности, в ветроэнергетических установках.The invention relates to the field of electrical engineering, namely to low-speed electric generators, and can be used, in particular, in wind energy installations.

Известен низкооборотный магнитоэлектрический генератор, содержащий кольцеобразный ряд обмоток статора на железных сердечниках из листов или прессованного порошка железа, и соответствующий кольцеобразный ряд постоянных магнитов ротора, в частности, синхронная машина с постоянной намагниченностью для синусоидального напряжения, обмотки выполнены сосредоточенными, а не распределены в пазах, сердечники с обмотками чередуются с железными сердечниками без обмоток, так что на каждом втором железном сердечнике имеется обмотка, число промежутков между сердечниками отличается от числа полюсов, при этом число промежутков между сердечниками s и число полюсов p следует выражениям |s-p|=2·m и s=12·n·m, где n и m - натуральные числа, причем машина рассчитана на трехфазное напряжение с последовательным соединением соседних катушек для получения m таких групп на фазу, которые могут быть соединены последовательно или параллельно, RU 2234788 С2, 20.08.2004.Known low-speed magnetoelectric generator containing an annular row of stator windings on iron cores of sheets or pressed iron powder, and a corresponding annular row of permanent rotor magnets, in particular, a synchronous machine with constant magnetization for sinusoidal voltage, the windings are concentrated and not distributed in grooves cores with windings alternate with iron cores without windings, so that on every second iron core there is a winding, the number of industrial of creeks between the cores differs from the number of poles, while the number of gaps between the cores s and the number of poles p follows the expressions | sp | = 2 · m and s = 12 · n · m, where n and m are natural numbers, and the machine is designed for three-phase voltage with a series connection of adjacent coils to obtain m such groups per phase that can be connected in series or in parallel, RU 2234788 C2, 08.20.2004.

Этот генератор имеет низкий коэффициент полезного действия (КПД), поскольку обмотки в кольцеобразном ряду находятся на значительном расстоянии друг от друга, и в момент нахождения магнитов в промежутке между обмотками ЭДС в них не индуцируется.This generator has a low efficiency (Efficiency), since the windings in the ring-shaped row are at a considerable distance from each other, and at the time the magnets are in the gap between the windings, EMF is not induced in them.

Известен также магнитоэлектрический генератор, ротор которого снабжен постоянными магнитами, а статор содержит две параллельные пластины в виде соединенных друг с другом дисков, между которыми размещены обмотки; статор имеет магнитопроводы в виде плоских колец, RU 2168062 С2, 27.05.2001.A magnetoelectric generator is also known, the rotor of which is equipped with permanent magnets, and the stator contains two parallel plates in the form of disks connected to each other, between which windings are placed; the stator has magnetic cores in the form of flat rings, RU 2168062 C2, 05.27.2001.

Устройство имеет тот же недостаток, что и описанный выше аналог (RU 2234788 С2): низкий коэффициент полезного действия по той же причине. Кроме того, при прохождении постоянных магнитов ротора над сердечниками обмоток статора имеет место взаимное притяжение постоянных магнитов ротора и сердечников обмоток статора, создающее так называемый эффект «залипания» ротора, что затрудняет пуск генератора и обусловливает шум при его работе.The device has the same drawback as the analogue described above (RU 2234788 C2): low efficiency for the same reason. In addition, when the permanent rotor magnets pass over the stator winding cores, there is a mutual attraction between the permanent rotor magnets and the stator winding cores, creating the so-called “sticking” effect of the rotor, which makes it difficult to start the generator and causes noise during its operation.

Определенное повышение кпд генератора, уменьшение пускового момента и уровня шума в процессе работы обеспечивает магнитоэлектрический генератор, ротор которого снабжен постоянными магнитами, а статор содержит две параллельные пластины, между которыми размешены кольцевые обмотки, выполненные в форме равнобедренных трапеций, боковые стороны которых расположены радиально относительно оси вращения ротора, а участки кольцевых обмоток в основаниях трапеций выгнуты по дуге; ротор выполнен из двух закрепленных на валу параллельных дисков, на каждом из которых на обращенных друг к другу поверхностях размещены кольцеобразные ряды постоянных магнитов, полярность постоянных магнитов каждого ряда чередуется, при этом полюса постоянных магнитов одного ряда обращены к противоположным полюсам постоянных магнитов другого ряда, кольцевые обмотки попарно вставлены друг в друга, при этом расстояние С между участками кольцевых обмоток в основаниях трапеций превышает ширину b кольцеобразного ряда постоянных магнитов, RU 2427067 С1, 20.08.2011.A certain increase in generator efficiency, a decrease in starting torque and noise level during operation is ensured by a magnetoelectric generator, the rotor of which is equipped with permanent magnets, and the stator contains two parallel plates, between which ring windings are made, made in the form of isosceles trapeziums, the sides of which are located radially relative to the axis rotor rotation, and sections of ring windings at the bases of the trapezoid are curved in an arc; the rotor is made of two parallel disks mounted on the shaft, on each of which ring-shaped rows of permanent magnets are placed on surfaces facing each other, the polarity of the permanent magnets of each row is alternated, while the poles of the permanent magnets of one row are facing the opposite poles of the permanent magnets of the other series, ring the windings are inserted into each other in pairs, while the distance C between the sections of the annular windings in the trapezoid bases exceeds the width b of the annular row of permanent magnets, RU 2427067 C1, 08.20.2011.

Этот генератор может быть использован для питания преимущественно бытового однофазного оборудования, поскольку он вырабатывает двухфазный электрический ток, и не может быть использован без применения дополнительных средств для питания трехфазных потребителей, и, соответственно, не может быть подключен к центральным (трехфазным) электрическим сетям.This generator can be used to power mainly single-phase household equipment, since it generates a two-phase electric current, and cannot be used without the use of additional means to power three-phase consumers, and, therefore, cannot be connected to central (three-phase) electric networks.

Известен магнитоэлектрический генератор, ротор которого снабжен постоянными магнитами, а статор содержит две параллельные пластины, между которыми размещены кольцевые обмотки, выполненные в форме равнобедренных трапеций, боковые стороны которых расположены радиально относительно оси вращения ротора, а участки кольцевых обмоток в основаниях трапеций выгнуты по дуге, ротор выполнен из двух закрепленных на валу параллельных дисков, на каждом из которых на обращенных друг к другу поверхностях размещены кольцеобразные ряды постоянных магнитов, полярность постоянных магнитов в каждом ряду чередуется, при этом полюса постоянных магнитов одного ряда обращены к противоположным полюсам постоянных магнитов другого ряда, RU 2494520 С2, 27.09.2013.A magnetoelectric generator is known, the rotor of which is equipped with permanent magnets, and the stator contains two parallel plates, between which there are ring windings made in the form of isosceles trapezoid, the sides of which are located radially relative to the axis of rotation of the rotor, and the sections of the ring windings in the trapezoid bases are curved in an arc, the rotor is made of two parallel disks fixed to the shaft, on each of which, on the surfaces facing each other, annular rows of constant ma magnets, the polarity of the permanent magnets in each row alternates, with the poles of the permanent magnets of one row facing the opposite poles of the permanent magnets of the other series, RU 2494520 C2, 09/27/2013.

Данное техническое решение принято в качестве прототипа настоящего изобретения.This technical solution is made as a prototype of the present invention.

Устройство-прототип обеспечивает возможность выработки трехфазного электрического тока, однако ввиду наличия кольцеобразных обмоток между рядами постоянных магнитов в зонах взаимодействия соседних магнитов в каждом ряду (поз.14 на фиг.4) имеет место кольцевое замыкание части магнитных силовых линий, которые в результате, практически, не достигают кольцевых обмоток и не влияют на индуцирование в них электрического тока. В результате уменьшается мощность генератора.The prototype device provides the possibility of generating a three-phase electric current, however, due to the presence of ring-shaped windings between rows of permanent magnets in the zones of interaction of neighboring magnets in each row (pos. 14 in Fig. 4), a ring circuit of part of the magnetic field lines takes place, which, as a result, practically , do not reach the ring windings and do not affect the induction of electric current in them. As a result, the generator power decreases.

Задачей настоящего изобретения является увеличение мощности магнитоэлектрического генератора.An object of the present invention is to increase the power of a magnetoelectric generator.

Согласно изобретению в магнитоэлектрическом генераторе, ротор которого выполнен из двух закрепленных на валу параллельных дисков, на каждом из которых на обращенных друг к другу поверхностях размещены кольцеобразные ряды постоянных магнитов, намагниченных в направлении, параллельном оси вращения ротора, полярность постоянных магнитов в каждом ряду чередуется, при этом полюса постоянных магнитов одного ряда обращены к противоположным полюсам постоянных магнитов другого ряда, а статор генератора содержит две параллельные пластины, между которыми размещены кольцевые обмотки, между соседними постоянными магнитами каждого ряда размещены дополнительные постоянные магниты, каждый из которых намагничен в направлении линии, перпендикулярной радиусам дисков, разделяющим дополнительные магниты на две симметричные части, и параллельной плоскостям дисков.According to the invention, in a magnetoelectric generator, the rotor of which is made of two parallel disks mounted on a shaft, on each of which ring-shaped rows of permanent magnets magnetized in a direction parallel to the axis of rotation of the rotor are placed on surfaces facing each other, the polarity of the permanent magnets alternates in each row, the poles of the permanent magnets of one row are facing the opposite poles of the permanent magnets of the other row, and the stator of the generator contains two parallel plates, waiting for the ring windings to be placed, between the permanent permanent magnets of each row there are additional permanent magnets, each of which is magnetized in the direction of the line perpendicular to the radii of the disks, dividing the additional magnets into two symmetrical parts, and parallel to the planes of the disks.

Заявителем не выявлены какие-либо технические решения, идентичные заявленному, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности «Новизна».The applicant has not identified any technical solutions identical to the claimed one, which allows us to conclude that the invention meets the condition of patentability “Novelty”.

Благодаря реализации отличительных признаков изобретения достигается технический результат, состоящий в увеличении плотности пересекающих кольцевые обмотки магнитных силовых линий постоянных магнитов за счет предотвращения кольцевого замыкания части этих линий. В результате существенно увеличивается мощность генератора.Owing to the implementation of the distinguishing features of the invention, a technical result is achieved consisting in increasing the density of the magnetic field lines of the permanent magnets crossing the annular windings by preventing the ring circuit of part of these lines. As a result, the power of the generator increases significantly.

Заявителем не выявлены источники информации, в которых содержались бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат.The applicant has not identified sources of information that would contain information about the influence of the distinguishing features of the invention on the achieved technical result.

Указанные обстоятельства позволяют сделать вывод о соответствии заявленного технического решения условию патентоспособности «Изобретательский уровень».These circumstances allow us to conclude that the claimed technical solution meets the condition of patentability "Inventive step".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображено:The invention is illustrated by drawings, which depict:

на фиг.1 - вид спереди;figure 1 is a front view;

на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;figure 2 is a section aa in figure 1;

на фиг.3 - фрагмент Б на фиг.2 в увеличенном масштабе;figure 3 - fragment B in figure 2 on an enlarged scale;

на фиг.4 - схема, иллюстрирующая распределение магнитносиловых линий в устройстве-прототипе;figure 4 is a diagram illustrating the distribution of magnetic lines in the device of the prototype;

на фиг.5 - схема, иллюстрирующая распределение магнитносиловых линий в заявленном устройстве.figure 5 is a diagram illustrating the distribution of magnetic lines in the claimed device.

Магнитоэлектрический генератор содержит ротор, выполненный из двух параллельных дисков 1, 2, на каждом из которых на обращенных друг к другу поверхностях размещены кольцеобразные ряды постоянных магнитов 3 и 4, соответственно. Диски 1, 2 выполнены из электротехнической стали и закреплены на валу 5. Магниты 3, 4 намагничены в направлении, параллельном геометрической оси 6 вращения ротора. Полярность постоянных магнитов в каждом ряду чередуется. Полюса постоянных магнитов 3 обращены к противоположным полюсам постоянных магнитов 4. Статор генератора содержит две параллельные пластины 7, 8, выполненные из диэлектрического немагнитного материала, в частности, стеклотекстолита. Между пластинами 7, 8 размещены кольцевые обмотки 9. Между соседними постоянными магнитами 3, 4 размещены дополнительные постоянные магниты 10, 11, соответственно. Каждый из дополнительных постоянных магнитов намагничен в направлении линии 12 (фиг.3), перпендикулярной радиусам 13 дисков ротора, разделяющим дополнительные магниты на две симметричные части; линия 12 параллельна плоскостям дисков.The magnetoelectric generator comprises a rotor made of two parallel disks 1, 2, on each of which on the surfaces facing each other there are ring-shaped rows of permanent magnets 3 and 4, respectively. The disks 1, 2 are made of electrical steel and are mounted on the shaft 5. The magnets 3, 4 are magnetized in a direction parallel to the rotational axis 6 of the rotor. The polarity of the permanent magnets in each row alternates. The poles of the permanent magnets 3 are facing the opposite poles of the permanent magnets 4. The stator of the generator contains two parallel plates 7, 8 made of a dielectric non-magnetic material, in particular fiberglass. Between the plates 7, 8 are placed ring windings 9. Between adjacent permanent magnets 3, 4 are placed additional permanent magnets 10, 11, respectively. Each of the additional permanent magnets is magnetized in the direction of line 12 (Fig. 3), perpendicular to the radii 13 of the rotor disks, dividing the additional magnets into two symmetrical parts; line 12 is parallel to the planes of the disks.

Магнитоэлектрический генератор работает следующим образом.Magnetoelectric generator operates as follows.

При вращении ротора с валом 5 магнитные силовые линии постоянных магнитов 3, 4 взаимодействуют с магнитными силовыми линиями дополнительных постоянных магнитов 10, 11. В результате предотвращается кольцевое замыкание части магнитных силовых линий 14 магнитов 3, 4 в зонах 15. Таким образом увеличивается плотность магнитных силовых линий магнитов 3, 4, пересекающих кольцевые обмотки 9, что обеспечивает увеличение мощности генератора (фиг.5).When the rotor rotates with the shaft 5, the magnetic field lines of the permanent magnets 3, 4 interact with the magnetic field lines of the additional permanent magnets 10, 11. As a result, the ring circuit of part of the magnetic field lines 14 of the magnets 3, 4 in the zones 15 is prevented. Thus, the density of the magnetic field lines increases lines of magnets 3, 4 crossing the annular windings 9, which provides an increase in the power of the generator (figure 5).

Изготовлен опытный образец устройства. Проведенные сравнительные испытания опытного образца показали увеличение мощности генератора на 18-20%.Made a prototype device. The comparative tests of the prototype showed an increase in generator power by 18-20%.

Для изготовления устройства использованы обычные конструкционные материалы и заводское оборудование. Это обстоятельство, по мнению заявителя, позволяет сделать вывод о том, что данное изобретение соответствует условию патентоспособности «Промышленная применимость».For the manufacture of the device used conventional structural materials and factory equipment. This circumstance, according to the applicant, allows us to conclude that this invention meets the patentability condition “Industrial Applicability”.

Claims (1)

Магнитоэлектрический генератор, ротор которого выполнен из двух закрепленных на валу 5 параллельных дисков 1, 2, на каждом из которых на обращенных друг к другу поверхностях размещены кольцеобразные ряды постоянных магнитов 3, 4, намагниченных в направлении, параллельном оси 6 вращения ротора, полярность постоянных магнитов 3, 4 в каждом ряду чередуется, при этом полюса постоянных магнитов одного ряда обращены к противоположным полюсам постоянных магнитов другого ряда, а статор генератора содержит две параллельные пластины 7, 8, между которыми размещены кольцевые обмотки 9, отличающийся тем, что между соседними постоянными магнитами каждого ряда размещены дополнительные постоянные магниты 10, 11, каждый из которых намагничен в направлении линии 12, перпендикулярной радиусам 13 дисков, разделяющим дополнительные магниты на две симметричные части, и параллельной плоскостям дисков 1, 2. Magnetoelectric generator, the rotor of which is made of two parallel disks 1, 2 mounted on the shaft 5, on each of which on the surfaces facing each other there are ring-shaped rows of permanent magnets 3, 4, magnetized in a direction parallel to the axis of rotation of the rotor 6, the polarity of the permanent magnets 3, 4 in each row alternates, with the poles of the permanent magnets of one row facing the opposite poles of the permanent magnets of the other row, and the stator of the generator contains two parallel plates 7, 8, between which and placed ring windings 9, characterized in that between the adjacent permanent magnets of each row there are additional permanent magnets 10, 11, each of which is magnetized in the direction of the line 12, perpendicular to the radii 13 of the disks, dividing the additional magnets into two symmetrical parts, and parallel to the planes of the disks 12.
RU2014104648/07A 2014-02-10 2014-02-10 Magnetoelectric generator RU2560529C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014104648/07A RU2560529C1 (en) 2014-02-10 2014-02-10 Magnetoelectric generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014104648/07A RU2560529C1 (en) 2014-02-10 2014-02-10 Magnetoelectric generator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014104648A RU2014104648A (en) 2015-08-20
RU2560529C1 true RU2560529C1 (en) 2015-08-20

Family

ID=53879968

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014104648/07A RU2560529C1 (en) 2014-02-10 2014-02-10 Magnetoelectric generator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2560529C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003021763A1 (en) * 2001-09-05 2003-03-13 The Regents Of The University Of California Halbach array generator/motor having an automatically regulated output voltage and mechanical power output
US7462968B2 (en) * 2004-12-27 2008-12-09 Denso Corporation Electric wheel
US7586217B1 (en) * 2002-02-21 2009-09-08 Anorad Corporation High performance motor and magnet assembly therefor
RU2427067C1 (en) * 2009-12-25 2011-08-20 Сергей Михайлович Есаков Magnetoelectric generator
RU115978U1 (en) * 2011-12-26 2012-05-10 Сергей Михайлович Есаков MAGNETO-ELECTRIC GENERATOR
RU115977U1 (en) * 2011-12-05 2012-05-10 Сергей Михайлович Есаков MAGNETO-ELECTRIC GENERATOR

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003021763A1 (en) * 2001-09-05 2003-03-13 The Regents Of The University Of California Halbach array generator/motor having an automatically regulated output voltage and mechanical power output
US7586217B1 (en) * 2002-02-21 2009-09-08 Anorad Corporation High performance motor and magnet assembly therefor
US7462968B2 (en) * 2004-12-27 2008-12-09 Denso Corporation Electric wheel
RU2427067C1 (en) * 2009-12-25 2011-08-20 Сергей Михайлович Есаков Magnetoelectric generator
RU115977U1 (en) * 2011-12-05 2012-05-10 Сергей Михайлович Есаков MAGNETO-ELECTRIC GENERATOR
RU115978U1 (en) * 2011-12-26 2012-05-10 Сергей Михайлович Есаков MAGNETO-ELECTRIC GENERATOR

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014104648A (en) 2015-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2427067C1 (en) Magnetoelectric generator
RU2494520C2 (en) Electromagnetic generator
RU109349U1 (en) MAGNETO-ELECTRIC GENERATOR
RU2581338C1 (en) Magnetoelectric generator
TWI647896B (en) Large output and high efficiency single phase multipole generator
KR20120056408A (en) Generator
JP2021182865A (en) Electric motor
RU2515998C1 (en) Magnetoelectric generator
RU2474032C2 (en) Magnetoelectric generator
RU2437202C1 (en) Non-contact magnetoelectric machine with axial excitation
RU94083U1 (en) MAGNETO-ELECTRIC GENERATOR
RU2506688C2 (en) Magnetoelectric generator
MX2011002583A (en) Permanent magnet rotor and motor using the same.
RU115978U1 (en) MAGNETO-ELECTRIC GENERATOR
RU158144U1 (en) MAGNETO-ELECTRIC GENERATOR
RU2560529C1 (en) Magnetoelectric generator
US10468921B2 (en) Permanent magnet synchronous motor
RU143802U1 (en) MAGNETO-ELECTRIC GENERATOR
RU152538U1 (en) MAGNETO-ELECTRIC GENERATOR
RU2715935C1 (en) Magnetoelectric generator
WO2012121685A2 (en) Low-speed multipole synchronous generator
RU2564511C1 (en) Magnetoelectric generator
RU127265U1 (en) MAGNETO-ELECTRIC GENERATOR
RU2521048C1 (en) Magnetoelectric generator
RU115977U1 (en) MAGNETO-ELECTRIC GENERATOR