RU2564511C1 - Magnetoelectric generator - Google Patents

Magnetoelectric generator Download PDF

Info

Publication number
RU2564511C1
RU2564511C1 RU2014143363/07A RU2014143363A RU2564511C1 RU 2564511 C1 RU2564511 C1 RU 2564511C1 RU 2014143363/07 A RU2014143363/07 A RU 2014143363/07A RU 2014143363 A RU2014143363 A RU 2014143363A RU 2564511 C1 RU2564511 C1 RU 2564511C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
row
permanent magnets
windings
ring
rows
Prior art date
Application number
RU2014143363/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Михайлович Есаков
Михаил Сергеевич Есаков
Анатолий Юрьевич Велико-Иваненко
Василий Егорович Белов
Original Assignee
Сергей Михайлович Есаков
Михаил Сергеевич Есаков
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, Михаил Сергеевич Есаков filed Critical Сергей Михайлович Есаков
Priority to RU2014143363/07A priority Critical patent/RU2564511C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2564511C1 publication Critical patent/RU2564511C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: magnetoelectric generator comprises a stator, including two parallel plates, between which there are two rows of circular windings made in the form of isosceles trapezoids. At the same time sides of both rows are in the same plane, and sections of circular windings in bases of trapezoids are bent by arc. The generator rotor is made of two parallel discs, on every of which on surfaces facing each other are ring-shaped rows of permanent magnets, polarity of which alternates in each row. Poles of permanent magnets of one row face the opposite poles of permanent magnets of the other row. The distance between sections of circular windings in bases of trapezoids exceeds the width of the ring-shaped row of permanent magnets. Adjacent sides of circular windings of one row are placed between sides of circular windings of the other row.
EFFECT: possibility to generate a three-phase electric current.
7 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

Figure 00000001
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 C2, опубл. 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, the cores with windings alternate with iron cores without windings, so that on every second iron core there is a winding, the number 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 | s - p | = 2 m
Figure 00000001
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, publ. 08/20/2004.

Недостатком этого генератора является 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.The disadvantage of this generator is the low efficiency (efficiency), since the windings in the annular row are at a considerable distance from each other, and at the time the magnets are in the gap between the windings, the EMF is not induced.

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 C1, опубл. 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 C1, publ. 05/27/2001.

Данное техническое решение имеет тот же недостаток, что и описанный выше аналог (RU 2234788 C2): 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 (так называемый эффект «залипания» ротора), что затрудняет пуск генератора и создает интенсивный шум при его работе.This technical solution 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 (the so-called “sticking” effect of the rotor), which makes it difficult to start the generator and creates intense noise during its operation.

Некоторое повышение кпд генератора, устранение эффекта «залипания» ротора и, как следствие, 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 размещены в два ряда 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, при этом выгнутые по дуге участки рядов обмоток обращены в противоположные стороны; 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 l между участками кольцевых обмоток в основаниях трапеций превышает ширину b кольцеобразного ряда постоянных магнитов, RU 2427067 C1, опубл. 20.08.2011.A certain increase in the generator efficiency, elimination of the effect of “sticking” of the rotor and, as a result, 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 placed in two rows 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 bases of the trapezoid are curved in an arc, and this curved in an arc sections of the rows of windings are facing in opposite directions; 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 l 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, publ. 08/20/2011.

Данное устройство принято в качестве прототипа настоящего изобретения. Этот генератор вырабатывает двухфазный электрический ток и может быть использован для питания однофазного оборудования.This device is adopted as a prototype of the present invention. This generator generates a two-phase electric current and can be used to power single-phase equipment.

Недостатком прототипа является то, что он не может быть использован для питания трехфазных потребителей, а также для подключения к центральным (трехфазным) электрическим сетям.The disadvantage of the prototype is that it cannot be used to power three-phase consumers, as well as for connecting to central (three-phase) electrical networks.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение возможности выработки трехфазного электрического тока.An object of the present invention is to enable generation of a three-phase electric current.

Согласно изобретению в магнитоэлектрическом генераторе, ротор которого снабжен постоянными магнитами, а статор содержит две параллельные пластины, между которыми размещены расположенные в два ряда кольцевые обмотки, выполненные в форме равнобедренных трапеций, боковые стороны которых расположены радиально относительно оси вращения ротора, причем боковые стороны обоих рядов лежат в одной плоскости, а участки кольцевых обмоток в основаниях трапеций выгнуты по дуге, при этом выгнутые по дуге участки обмоток рядов обращены в противоположные стороны, 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, расстояние l между участками кольцевых обмоток в основаниях трапеций превышает ширину b кольцеобразного ряда постоянных магнитов, смежные боковые стороны кольцевых обмоток одного ряда размещены между боковыми сторонами кольцевых обмоток другого ряда.According to the invention, in a magnetoelectric generator, the rotor of which is provided with permanent magnets, and the stator contains two parallel plates, between which are placed two rows of ring windings made in the form of isosceles trapeziums, the sides of which are located radially relative to the axis of rotation of the rotor, the sides of both rows lie in the same plane, and the sections of the annular windings at the bases of the trapezoid are curved along the arc, while the sections of the windings of the rows curved along the arc are facing opposite On the right side, 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 in each row is alternated, while the poles of the permanent magnets of one row are facing the opposite poles of the permanent magnets of another row, the distance l between the sections of the annular windings in the bases of the trapezoid exceeds the width b of the annular row of permanent magnets, the adjacent sides of the annular windings about a power series are placed between the sides of the annular windings in the other row.

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”.

Реализация отличительных признаков изобретения обусловливает важное новое свойство (технический результат): возможность выработки трехфазного электрического тока.The implementation of the distinguishing features of the invention leads to an important new property (technical result): the possibility of generating a three-phase electric current.

Заявителем не выявлены источники информации, в которых содержались бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. Указанное новое свойство обусловливает, по мнению заявителя, соответствие изобретения условию патентоспособности «Изобретательский уровень».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. The specified new property determines, according to the applicant, the invention meets the patentability condition "Inventive step".

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

на фиг. 1 - вид сбоку;in FIG. 1 is a side view;

на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1;in FIG. 2 is a section AA in FIG. one;

на фиг. 3 - обмотки рядов, сопряженные друг с другом согласно настоящему изобретению, в аксонометрии;in FIG. 3 - windings of rows conjugated with each other according to the present invention, in a perspective view;

на фиг. 4 - вид по стрелке Б на фиг. 3;in FIG. 4 is a view along arrow B in FIG. 3;

на фиг. 5 - вид по стрелке В на фиг. 3;in FIG. 5 is a view along arrow B in FIG. 3;

на фиг. 6 - схема, иллюстрирующая расположение кольцевых обмоток и постоянных магнитов, а также направление токов в обмотках (в плане);in FIG. 6 is a diagram illustrating the arrangement of ring windings and permanent magnets, as well as the direction of currents in the windings (in plan);

на фиг. 7 - разрез Г-Г на фиг. 6.in FIG. 7 is a section GG in FIG. 6.

Ротор магнитоэлектрического генератора выполнен из двух параллельных дисков 1 и 2, закрепленных на валу 11, выполненных из электротехнической стали. На обращенных друг к другу поверхностях дисков 1 и 2 размещены кольцеобразные ряды выполненных в форме трапеций постоянных магнитов 3 и 4 соответственно. В каждом кольцевом ряду магниты сопряжены друг с другом боковыми гранями с зазором 0,1-0,2 мм. Полярность постоянных магнитов 3 и 4 в каждом ряду чередуется, при этом полюса постоянных магнитов одного ряда обращены к противоположным полюсам постоянных магнитов другого ряда. Статор магнитоэлектрического генератора содержит две параллельные пластины 5 и 6, между которыми размещены расположенные в два ряда кольцевые обмотки 7 и 8 соответственно. Участки кольцевых обмоток 7, 8 в основаниях трапеций выгнуты по дуге и обращены в противоположные стороны. Расстояние l между участками кольцевых обмоток в основаниях трапеций превышает ширину b кольцеобразного ряда постоянных магнитов. Смежные боковые стороны 9 кольцевых обмоток 7 одного (верхнего по чертежу) ряда размещены между боковыми сторонами 10 кольцевых обмоток 8 другого ряда. Таким образом, обмотки 7 и 8 совместно образуют замкнутую кольцевую цепь (фиг. 3), в то время как в устройстве-прототипе обмотки сопряжены друг с другом попарно с образованием отдельно расположенных модулей.The rotor of the magnetoelectric generator is made of two parallel disks 1 and 2, mounted on the shaft 11, made of electrical steel. On the surfaces of the disks 1 and 2 facing each other, ring-shaped rows of permanent magnets 3 and 4 are made in the form of trapeziums, respectively. In each annular row, the magnets are conjugated to each other by side faces with a gap of 0.1-0.2 mm. The polarity of the permanent magnets 3 and 4 in each row alternates, while the poles of the permanent magnets of one row are facing the opposite poles of the permanent magnets of the other series. The stator of the magnetoelectric generator contains two parallel plates 5 and 6, between which annular windings 7 and 8 are arranged in two rows, respectively. The sections of the ring windings 7, 8 at the bases of the trapezoid are curved in an arc and turned in opposite directions. The distance l between the sections of the annular windings at the bases of the trapezoid is greater than the width b of the annular row of permanent magnets. Adjacent lateral sides 9 of the annular windings 7 of one (upper drawing) row are located between the lateral sides 10 of the annular windings 8 of the other row. Thus, the windings 7 and 8 together form a closed ring circuit (Fig. 3), while in the prototype device the windings are paired with each other in pairs with the formation of separately located modules.

Работа устройства осуществляется следующим образом. При вращении ротора с валом 11 магнитные силовые линии постоянных магнитов 3, 4 пересекают витки кольцевых обмоток 7, 8 и индуцируют в них ЭДС. Между полюсами каждой пары расположенных друг против друга постоянных магнитов 3, 4 благодаря тому, что смежные боковые стороны 9 обмоток 7 размещены между боковыми сторонами 10 обмоток 8, одновременно находятся три боковых стороны кольцевых обмоток 7, 8 статора, которые пересекают магнитные силовые линии со сдвигом 120°. Таким образом генератор вырабатывает трехфазный электрический ток.The operation of the device is as follows. When the rotor rotates with the shaft 11, the magnetic field lines of the permanent magnets 3, 4 intersect the turns of the ring windings 7, 8 and induce an EMF in them. Between the poles of each pair of opposed permanent magnets 3, 4 due to the fact that the adjacent sides 9 of the windings 7 are located between the sides 10 of the windings 8, there are simultaneously three sides of the annular stator windings 7, 8 that intersect the magnetic field lines with a shift 120 °. Thus, the generator generates a three-phase electric current.

Опытный образец устройства изготовлен и испытан в ООО «ПЕНТАР», Санкт-Петербург. 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».A prototype device was manufactured and tested at PENTAR LLC, St. Petersburg. 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 снабжен постоянными магнитами 3, 4, а статор содержит две параллельные пластины 5, 6, между которыми размещены расположенные в два ряда кольцевые обмотки 7, 8, выполненные в форме равнобедренных трапеций, боковые стороны 9, 10 которых расположены радиально относительно оси вращения ротора, причем боковые стороны обоих рядов лежат в одной плоскости, а участки кольцевых обмоток в основаниях трапеций выгнуты по дуге, при этом выгнутые по дуге участки обмоток рядов обращены в противоположные стороны, ротор выполнен из двух закрепленных на валу 11 параллельных дисков 1, 2, на каждом из которых на обращенных друг к другу поверхностях размещены кольцеобразные ряды постоянных магнитов 3, 4, полярность постоянных магнитов в каждом ряду чередуется, при этом полюса постоянных магнитов одного ряда обращены к противоположным полюсам постоянных магнитов другого ряда, расстояние l между участками кольцевых обмоток в основаниях трапеций превышает ширину b кольцеобразного ряда постоянных магнитов, отличающийся тем, что смежные боковые стороны кольцевых обмоток одного ряда размещены между боковыми сторонами кольцевых обмоток другого ряда. A magnetoelectric generator, the rotor of which is equipped with permanent magnets 3, 4, and the stator contains two parallel plates 5, 6, between which are placed in two rows ring windings 7, 8, made in the form of isosceles trapezoid, the sides 9, 10 of which are located radially relative to the axis of rotation of the rotor, with the sides of both rows lying in the same plane, and the sections of the ring windings at the bases of the trapezoid are curved in an arc, while the sections of the row windings curved in an arc are turned in opposite directions, the rotor is made of two parallel disks 1, 2 fixed to the shaft 11, on each of which on the surfaces facing each other there are ring-shaped rows of permanent magnets 3, 4, the polarity of the permanent magnets in each row alternates, while the poles of the permanent magnets of one row are facing to the opposite poles of the permanent magnets of the other row, the distance l between the sections of the ring windings in the trapezoid bases exceeds the width b of the ring-shaped row of permanent magnets, characterized in that the adjacent side sides of the core windings of one row are placed between the lateral sides of the ring windings of another row.
RU2014143363/07A 2014-10-27 2014-10-27 Magnetoelectric generator RU2564511C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014143363/07A RU2564511C1 (en) 2014-10-27 2014-10-27 Magnetoelectric generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014143363/07A RU2564511C1 (en) 2014-10-27 2014-10-27 Magnetoelectric generator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2564511C1 true RU2564511C1 (en) 2015-10-10

Family

ID=54289514

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014143363/07A RU2564511C1 (en) 2014-10-27 2014-10-27 Magnetoelectric generator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2564511C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU215028U1 (en) * 2022-10-10 2022-11-25 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)" Synchronous generator with axial magnetic flux

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2802753A1 (en) * 1978-01-23 1979-07-26 Weh Herbert High-speed sync. motor for traction systems - has axial magnetic flux in gap between permanent magnetic rotor and two stator rings with polyphase windings
RU2168062C1 (en) * 1999-12-07 2001-05-27 Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники им. Б.Е. Веденеева" Windmill generator
RU2234788C2 (en) * 1999-05-25 2004-08-20 Смарт Мотор Ас Electrical machine
RU2427067C1 (en) * 2009-12-25 2011-08-20 Сергей Михайлович Есаков Magnetoelectric generator
RU2506688C2 (en) * 2011-12-05 2014-02-10 Сергей Михайлович Есаков Magnetoelectric generator

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2802753A1 (en) * 1978-01-23 1979-07-26 Weh Herbert High-speed sync. motor for traction systems - has axial magnetic flux in gap between permanent magnetic rotor and two stator rings with polyphase windings
RU2234788C2 (en) * 1999-05-25 2004-08-20 Смарт Мотор Ас Electrical machine
RU2168062C1 (en) * 1999-12-07 2001-05-27 Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники им. Б.Е. Веденеева" Windmill generator
RU2427067C1 (en) * 2009-12-25 2011-08-20 Сергей Михайлович Есаков Magnetoelectric generator
RU2506688C2 (en) * 2011-12-05 2014-02-10 Сергей Михайлович Есаков Magnetoelectric generator

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU215028U1 (en) * 2022-10-10 2022-11-25 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)" Synchronous generator with axial magnetic flux

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2427067C1 (en) Magnetoelectric generator
KR101173107B1 (en) Generator
RU109349U1 (en) MAGNETO-ELECTRIC GENERATOR
RU2494520C2 (en) Electromagnetic generator
RU2581338C1 (en) Magnetoelectric generator
US20160164361A1 (en) Large output, high efficiency, single phase, multi-polar power generator
US20170098971A1 (en) Rotor for permanent magnet motor
RU2515998C1 (en) Magnetoelectric generator
RU2474032C2 (en) Magnetoelectric generator
RU2013139388A (en) MAGNETIC REDUCED SYNCHRONOUS MOTOR
RU94083U1 (en) MAGNETO-ELECTRIC GENERATOR
JP2016005412A (en) Vernier motor
MX2011002583A (en) Permanent magnet rotor and motor using the same.
RU115978U1 (en) MAGNETO-ELECTRIC GENERATOR
RU2506688C2 (en) Magnetoelectric generator
RU158144U1 (en) MAGNETO-ELECTRIC GENERATOR
RU152538U1 (en) MAGNETO-ELECTRIC GENERATOR
RU2564511C1 (en) Magnetoelectric generator
RU2715935C1 (en) Magnetoelectric generator
RU2013138977A (en) SYNCHRONOUS MOTOR
RU143802U1 (en) MAGNETO-ELECTRIC GENERATOR
RU2013138975A (en) MAGNET REDUCER
RU2544341C1 (en) Magnetoelectric generator
RU139411U1 (en) MAGNETO-ELECTRIC GENERATOR
RU2560529C1 (en) Magnetoelectric generator