RU2585222C1 - Radial-axial two-input non-contact electric machine-generator - Google Patents

Radial-axial two-input non-contact electric machine-generator Download PDF

Info

Publication number
RU2585222C1
RU2585222C1 RU2015103506/07A RU2015103506A RU2585222C1 RU 2585222 C1 RU2585222 C1 RU 2585222C1 RU 2015103506/07 A RU2015103506/07 A RU 2015103506/07A RU 2015103506 A RU2015103506 A RU 2015103506A RU 2585222 C1 RU2585222 C1 RU 2585222C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
exciter
magnetic circuit
axial magnetic
winding
multiphase
Prior art date
Application number
RU2015103506/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Яков Михайлович Кашин
Александр Яковлевич Кашин
Алексей Сергеевич Князев
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 RU2015103506/07A priority Critical patent/RU2585222C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2585222C1 publication Critical patent/RU2585222C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00—Synchronous motors or generators
    • H02K19/16—Synchronous generators
    • H02K19/38—Structural association of synchronous generators with exciting machines
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

FIELD: electronic equipment.
SUBSTANCE: invention relates to radial-axial two-way contactless electric machines, including a housing with two rectifiers and two side axial magnetic conductors, between which there is inner axial magnetic conductor with two active end surfaces and rectifier installed on disc rigidly coupled with hollow shaft, inside which there is a pilot exciter, consisting of permanent multi-polar magnet of inductor and magnetic core, in slots of which is a multiphase armature winding, exciter consisting of one side axial magnetic conductor in slots of which are laid in main and additional single-phase excitation windings, and multiphase armature winding laid in slots of first active end surface of inner axial magnetic conductor, and main generator, consisting of one-phase excitation winding laid in slots of second active but-end surface of inner axial magnetic conductor, and multiphase armature winding laid in slots of other side axial magnetic conductor.
EFFECT: improved weight and dimensions.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электромеханическим преобразователям энергии, и может быть использовано, например, в качестве преобразователя механической энергии вращения, подаваемой на механический вход машины, и электрической энергии постоянного тока, одновременно подаваемой на ее электрический вход, в суммарную электрическую энергию постоянного или переменного тока.The invention relates to electrical engineering, in particular to electromechanical energy converters, and can be used, for example, as a converter of mechanical rotation energy supplied to the mechanical input of a machine, and electrical direct current energy, simultaneously supplied to its electrical input, to the total electrical constant energy or alternating current.

Известна двухмерная аксиальная электрическая машина-генератор, содержащая якорь с обмоткой и щеточно-коллекторный аппарат машины постоянного тока и ротор с короткозамкнутой обмоткой по типу беличьей клетки, имеющих возможность свободно вращаться относительно друг друга, причем ротор и якорь выполнены аксиальными, а в пазах якоря дополнительно уложена генераторная обмотка переменного тока, выход которой с помощью трех контактных колец и трех щеток соединен с сетью переменного тока (патент РФ №2349014).A two-dimensional axial electric generator machine is known, comprising an armature with a winding and a brush-collector apparatus of a direct current machine and a squirrel-cage rotor of the squirrel cage type, which are able to freely rotate relative to each other, and the rotor and anchor are made axial, and in the grooves of the anchor an alternating current generator winding has been laid, the output of which is connected to an alternating current network with the help of three contact rings and three brushes (RF patent No. 2349014).

Однако в связи с наличием щеточно-коллекторного узла в такой машине она обладает рядом недостатком, свойственных контактным электрическим машинам: искрение щеток, переходящее в круговой огонь из-за неравномерного их износа, вибрация щеток, их заклинивание и др. Более 40% отказов вращающихся контактных машин приходится на щеточно-коллекторный узел.However, due to the presence of a brush-collector assembly in such a machine, it has a number of drawbacks inherent in contact electric machines: sparking brushes, turning into circular fire due to uneven wear, vibration of brushes, jamming, etc. More than 40% of failures of rotating contact machines accounted for by brush-collector unit.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому техническому результату и принятой авторами за прототип является аксиальная двухвходовая бесконтактная электрическая машина-генератор (патент РФ №2450411, авторы Гайтов Б.Х., Кашин Я.М. и др.), содержащая корпус, вал, на котором установлены подвозбудитель, возбудитель и основной генератор, при этом подвозбудитель состоит из постоянного многополюсного магнита индуктора подвозбудителя и магнитопровода с обмоткой якоря подвозбудителя, возбудитель состоит из магнитопровода с обмоткой возбуждения возбудителя и магнитопровода с обмоткой якоря возбудителя, основной генератор состоит из магнитопровода с обмоткой возбуждения основного генератора и магнитопровода с обмоткой якоря основного генератора, причем постоянный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя и магнитопроводы, в пазы которых уложены обмотки подвозбудителя, возбудителя и основного генератора, выполнены аксиальными, при этом боковые аксиальные магнитопроводы жестко установлены в корпусе, а постоянный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя и внутренний аксиальный магнитопровод жестко установлены на валу с возможностью вращения относительно боковых аксиальных магнитопроводов, при этом постоянный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя установлен с торца одного бокового аксиального магнитопровода, а внутренний аксиальный магнитопровод установлен между боковыми аксиальными магнитопроводами, внутренний аксиальный магнитопровод и боковой аксиальный магнитопровод, с торца которого установлен постоянный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя, выполнены с двумя активными торцовыми поверхностями с пазами, а другой боковой аксиальный магнитопровод выполнен с одной активной торцовой поверхностью с пазами, при этом в пазы бокового аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями со стороны постоянного многополюсного магнита подвозбудителя уложена многофазная обмотка якоря подвозбудителя, а с противоположной стороны уложена однофазная обмотка возбуждения возбудителя, которая подключена к обмотке якоря подвозбудителя через многофазный двухполупериодный выпрямитель, и дополнительная обмотка возбуждения возбудителя, подключенная к источнику постоянного тока, в пазы внутреннего аксиального магнитопровода со стороны обмотки возбуждения возбудителя и дополнительной обмотки возбуждения возбудителя уложена многофазная обмотка якоря возбудителя, а с противоположной стороны уложена однофазная обмотка возбуждения основного генератора, которая подключена к обмотке якоря возбудителя через многофазный двухполупериодный выпрямитель, при этом в пазы бокового аксиального магнитопровода с одной активной торцовой поверхностью уложена многофазная обмотка якоря основного генератора.Closest to the claimed invention in terms of technical nature and the achieved technical result and adopted by the authors for the prototype is an axial two-input non-contact electric machine-generator (RF patent No. 2450411, authors Gait B.Kh., Kashin Ya.M. et al.), Comprising a housing , the shaft on which the exciter, exciter and main generator are installed, while the exciter consists of a permanent multipolar magnet of the exciter exciter and a magnetic circuit with a winding of the exciter exciter, the exciter consists of m main circuit with exciter winding and magnetic circuit with exciter armature winding, the main generator consists of a magnetic circuit with excitation winding of the main generator and a magnetic circuit with armature of the main oscillator, the permanent multi-pole magnet of the exciter exciter and magnetic cores in the slots of which are placed the windings of the exciter, exciter and main generator are made axial, while the lateral axial magnetic circuits are rigidly mounted in the housing, and the permanent multipolar magnesium The exciter exciter inductor and the internal axial magnetic circuit are rigidly mounted on the shaft to rotate relative to the lateral axial magnetic circuits, the permanent multi-pole exciter exciter magnet is installed from the end of one side axial magnetic circuit, and the internal axial magnetic circuit is installed between the lateral axial magnetic circuits, the internal axial magnetic circuit and the lateral axial magnetic circuit, from the end of which a permanent multipolar inductor magnet is installed exciters are made with two active end surfaces with grooves, and the other lateral axial magnetic circuit is made with one active end surface with grooves, while a multiphase winding of the exciter armature is laid in the grooves of the lateral axial magnetic circuit with two active end surfaces from the side of the permanent multipolar magnet of the exciter, on the opposite side, a single-phase excitation winding of the pathogen is laid, which is connected to the winding of the exciter armature through a multiphase motor a half-period rectifier, and an additional exciter winding connected to a direct current source, in the grooves of the internal axial magnetic circuit from the side of the exciter winding and the additional exciter winding, a multiphase exciter armature winding is laid, and on the opposite side, a single-phase excitation winding of the main generator, which is connected to the winding of the pathogen armature through a multiphase half-wave rectifier, while in the grooves of the lateral axial mag itoprovoda one active end surface laid multiphase armature winding of the main generator.

Однако известная из пат РФ №2450411 аксиальная двухвходовая бесконтактная электрическая машина-генератор имеет недостаточно хорошие массогабаритные показатели вследствие того, что внутри аксиальных магнитопроводов имеется свободное пространство цилиндрической формы. Длина этого пространства равна длине машины-генератора, а диаметр равен DH/3, где DH - наружный диаметр аксиальных магнитопроводов, так как при изготовлении аксиальной электрической машины, оптимальной с точки зрения максимума удельной мощности, основное соотношение наружного и внутреннего диаметров равно: а=DH/DB=3, где DH - наружный диаметр аксиальных магнитопроводов, DB - внутренний диаметр аксиальных магнитопроводов (Кашин Я.М., Кашин А.Я., Пауков Д.В. Обоснование и разработка перспективных конструкций генераторных установок для систем автономного электроснабжения // Изв. вузов. Электромеханика. 2012. №1. С. 46-53).However, the axial two-input non-contact electric generator machine, known from US Pat. No. 2,450,411, does not have good mass and dimensional characteristics due to the fact that there is a cylindrical free space inside the axial magnetic circuits. The length of this space is equal to the length of the generator machine, and the diameter is D H / 3, where D H is the outer diameter of the axial magnetic circuits, since in the manufacture of an axial electric machine that is optimal in terms of maximum specific power, the main ratio of the outer and inner diameters is: a = D H / D B = 3, where D H is the outer diameter of the axial magnetic cores, D B is the internal diameter of the axial magnetic cores (Kashin Y.M., Kashin A.Ya., Paukov D.V. Justification and development of promising generator designs installations for av systems tonal power supply // Izv. high schools. Electromechanics. 2012. No. 1.

Задачей заявленного изобретения является разработка двухвходовой бесконтактной электрической машины-генератора меньших габаритных размеров при сохранении неизменной мощности и массы, а также расширение области применения двухвходовых электрических машин-генераторов.The objective of the claimed invention is the development of a two-input non-contact electric generator machine of smaller dimensions while maintaining constant power and weight, as well as expanding the scope of two-input electric generator machines.

Технический результат заявленного изобретения - уменьшение длины машины вдоль вала на толщину постоянного многополюсного магнита индуктора подвозбудителя и половину толщины бокового магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями при неизменной массе и мощности электрической машины или увеличение мощности электрической машины при неизменной длине машины вдоль вала на указанную выше толщину.The technical result of the claimed invention is to reduce the length of the machine along the shaft by the thickness of the permanent multi-pole magnet of the exciter exciter and half the thickness of the side magnetic circuit with two active end surfaces with constant mass and power of the electric machine or increase the power of the electric machine with the same length of the machine along the shaft by the above thickness.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемой радиально-аксиальной двухвходовой бесконтактной электрической машине-генераторе, содержащей корпус, внутренний аксиальный магнитопровод с двумя активными торцовыми поверхностями, вал, на котором установлены подвозбудитель, возбудитель и основной генератор, при этом подвозбудитель состоит из постоянного многополюсного магнита индуктора подвозбудителя и магнитопровода, в пазы которого уложена многофазная обмотка якоря подвозбудителя, возбудитель состоит из жестко закрепленного в корпусе бокового аксиального магнитопровода, в пазы которого уложены дополнительная однофазная обмотка возбуждения возбудителя и основная однофазная обмотка возбуждения возбудителя, подключенная через многофазный двухполупериодный выпрямитель к многофазной обмотке якоря подвозбудителя, и многофазной обмотки якоря возбудителя, уложенной в пазы внутреннего аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями, основной генератор состоит из однофазной обмотки возбуждения основного генератора, уложенной в пазы внутреннего аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями и подключенной через многофазный двухполупериодный выпрямитель к многофазной обмотке якоря возбудителя, и жестко закрепленного в корпусе бокового аксиального магнитопровода с одной торцовой активной поверхностью, в пазы которого уложена многофазная обмотка якоря основного генератора, причем внутренний аксиальный магнитопровод с двумя активными торцовыми поверхностями установлен между боковыми аксиальными магнитопроводами и жестко связан с валом посредством диска, при этом однофазная обмотка возбуждения основного генератора уложена в пазы внутреннего аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями со стороны бокового аксиального магнитопровода с многофазной обмоткой якоря основного генератора, а многофазная обмотка якоря возбудителя уложена в пазы внутреннего аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями со стороны бокового аксиального магнитопровода с однофазными обмотками возбуждения возбудителя, вал выполняется полым, боковой аксиальный магнитопровод, в пазы которого уложены основная и дополнительная однофазные обмотки возбуждения возбудителя, выполняется с одной активной торцовой поверхностью, а в корпусе устанавливается неподвижная ось, располагаемая соосно с полым валом, который выполняется имеющим возможность вращения вокруг неподвижной оси, при этом неподвижная ось закрепляется в подшипниковых узлах, устанавливаемых в полом валу, и выполняется жестко связанной с корпусом одним концом, расположенным со стороны корпуса, на котором закреплен боковой аксиальный магнитопровод с многофазной обмоткой якоря основного генератора, которая подключается к многофазному двухполупериодному выпрямителю, дополнительно устанавливаемому в корпусе, при этом магнитопровод, в пазы которого уложена многофазная обмотка якоря подвозбудителя, выполняется цилиндрическим и жестко закрепляется на неподвижной оси, а постоянный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя устанавливается на внутренней поверхности полого вала таким образом, чтобы создаваемый постоянным многополюсным магнитом индуктора подвозбудителя магнитный поток был направлен вдоль радиуса цилиндрического магнитопровода с многофазной обмоткой якоря подвозбудителя.The technical result is achieved by the fact that in the proposed radial-axial two-input non-contact electric generator machine containing a housing, an internal axial magnetic circuit with two active end surfaces, a shaft on which a pathogen, a pathogen and a main generator are mounted, while the pathogen consists of a permanent multi-pole magnet exciter exciter and magnetic circuit, in the grooves of which the multiphase winding of the exciter exciter armature is laid, the exciter consists of rigidly fixed in the case of the lateral axial magnetic circuit, in the grooves of which are placed an additional single-phase excitation winding of the pathogen and the main single-phase excitation winding of the pathogen connected through a multiphase two-half-wave rectifier to the multiphase winding of the exciter armature, and a multiphase winding of the armature of the exciter, laid in the active ends of the internal grooves of the internal grooves surfaces, the main generator consists of a single-phase excitation winding of the main generator, laid in a groove s of the internal axial magnetic circuit with two active end surfaces and connected through a multiphase half-wave rectifier to the multiphase winding of the exciter armature, and rigidly fixed in the housing of the lateral axial magnetic circuit with one end active surface, in the slots of which the multiphase winding of the armature of the main generator is laid, the inner axial magnetic circuit with two active end surfaces mounted between the lateral axial magnetic circuits and rigidly connected to the shaft by means of a disk, while the single-phase excitation winding of the main generator is laid in the grooves of the internal axial magnetic circuit with two active end surfaces from the side of the lateral axial magnetic circuit with the multiphase winding of the armature of the main generator, and the multiphase winding of the exciter armature is laid in the grooves of the internal axial magnetic circuit with two active end surfaces with side of the lateral axial magnetic circuit with single-phase exciter windings, the shaft is hollow, side A new axial magnetic circuit, in the grooves of which the main and additional single-phase excitation windings of the pathogen are laid, is made with one active end surface, and a fixed axis is installed in the housing, located coaxially with the hollow shaft, which is able to rotate around the fixed axis, while the fixed axis is fixed in the bearing units installed in the hollow shaft, and is rigidly connected to the housing by one end located on the side of the housing on which the sides are fixed the axial magnetic circuit with a multiphase winding of the armature of the main generator, which is connected to a multiphase two-half-wave rectifier, additionally installed in the housing, while the magnetic circuit, in the slots of which the multiphase winding of the arm exciter is laid, is cylindrical and rigidly fixed to the fixed axis, and the permanent multipole inductor magnet of the inductor mounted on the inner surface of the hollow shaft so that the inductor created by the permanent multi-pole magnet second activator magnetic flux was directed along the radius of a cylindrical magnetic circuit with a multiphase winding of the exciter armature.

Уменьшение длины двухвходовой бесконтактной электрической машины-генератора вдоль вала на половину толщины бокового аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями, в пазы которого в прототипе уложены многофазная обмотка якоря подвозбудителя, однофазная обмотка возбуждения возбудителя и дополнительная однофазная обмотка возбуждения возбудителя, достигается за счет того, что вместо него в предлагаемой электрической машине-генераторе выполнен боковой аксиальный магнитопровод с одной активной торцовой поверхностью, толщина которого в два раза меньше толщины бокового аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями, установленного в прототипе. В пазы бокового аксиального магнитопровода с одной активной торцовой поверхностью в предлагаемом устройстве уложены основная и дополнительная однофазные обмотки возбуждения возбудителя.Reducing the length of a two-input non-contact electric generator machine along the shaft by half the thickness of the lateral axial magnetic circuit with two active end surfaces, in the slots of which the prototype contains a multiphase winding of the exciter armature, a single-phase excitation winding of the pathogen and an additional single-phase excitation winding of the pathogen, is achieved due to the fact that instead, in the proposed electric generator machine, a lateral axial magnetic circuit with one active end surface is made a bridge, the thickness of which is two times less than the thickness of the lateral axial magnetic circuit with two active end surfaces installed in the prototype. In the grooves of the lateral axial magnetic circuit with one active end surface in the proposed device, the main and additional single-phase excitation windings of the pathogen are laid.

Для размещения подвозбудителя, состоящего из постоянного многополюсного магнита индуктора подвозбудителя и магнитопровода с однофазной обмоткой возбуждения якоря подвозбудителя, используется свободное в прототипе пространство внутри аксиальных магнитопроводов. Для этого вал в предлагаемой радиально-аксиальной двухвходовой бесконтактной электрической машине-генераторе выполняется полым, в корпусе устанавливается неподвижная ось, располагаемая соосно с полым валом, имеющим возможность вращения вокруг неподвижной оси, при этом неподвижная ось закрепляется в подшипниковых узлах, устанавливаемых в полом валу, и выполняется жестко связанной с корпусом одним концом, располагаемым со стороны корпуса, на которой закреплен боковой аксиальный магнитопровод с многофазной обмоткой якоря основного генератора, а магнитопровод, в пазы которого укладывается многофазная обмотка якоря подвозбудителя, выполняется цилиндрическим и жестко закрепляется на неподвижной оси.To place the exciter, consisting of a permanent multipolar magnet of the exciter exciter and a magnetic circuit with a single-phase excitation armature exciter exciter, free space in the prototype is used inside the axial magnetic circuits. To do this, the shaft in the proposed radial-axial two-input non-contact electric generator machine is hollow, a fixed axis is installed in the housing, located coaxially with the hollow shaft, which can rotate around the fixed axis, while the fixed axis is fixed in the bearing units installed in the hollow shaft, and is carried out rigidly connected with the housing by one end located on the side of the housing on which a lateral axial magnetic circuit with a multiphase winding of the main armature is fixed eratora and magnetic core in which slots multi-phase armature winding laid podvozbuditelya is performed cylindrical and rigidly held on the fixed axis.

Уменьшение длины машины-генератора вдоль вала на толщину постоянного многополюсного магнита индуктора подвозбудителя достигается тем, что постоянный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя устанавливается на внутренней поверхности полого вала. При этом обеспечение необходимого взаимодействия магнитного потока индуктора подвозбудителя с многофазной обмоткой якоря подвозбудителя достигается установкой постоянного многополюсного магнита индуктора подвозбудителя таким образом, что создаваемый многополюсным магнитом индуктора подвозбудителя магнитный поток направлен вдоль радиуса цилиндрического магнитопровода.Reducing the length of the generator machine along the shaft by the thickness of the permanent multi-pole magnet of the exciter exciter is achieved by the fact that the permanent multi-pole magnet of the exciter exciter is mounted on the inner surface of the hollow shaft. In this case, the necessary interaction of the magnetic flux of the exciter exciter with the multiphase winding of the exciter exciter is achieved by installing a permanent multipolar magnet of the exciter exciter in such a way that the magnetic flux generated by the multipolar magnet of the exciter exciter is directed along the radius of the cylindrical magnetic circuit.

Благодаря вышеизложенному обеспечивается уменьшение габаритных размеров двухвходовой бесконтактой электрической машины-генератора при ее неизменных массе и мощности или увеличение мощности электрической машины при ее неизменных размерах.Due to the foregoing, a reduction in the overall dimensions of a two-input contactless electric generator machine is ensured with its constant mass and power or an increase in the power of the electric machine with its constant dimensions.

Предлагаемое изобретение, выполняя функцию суммирования и преобразования механической энергии и электрической энергии постоянного тока в электрическую энергию переменного тока, как и прототип, в то же время в отличие от него за счет улучшения массогабаритных показателей позволяет расширить область применения двухвходовой бесконтактной электрической машины-генератора, например, для применения в локальных подвижных объектах, на которых габариты и геометрия оборудования имеют существенное значение (летательные аппараты, автомобили и т.д.), а установка в корпусе дополнительного многофазного двухполупериодного выпрямителя и подключение к нему однофазной обмотки якоря основного генератора позволяют получить постоянное напряжение высокого качества, что также расширяет область применения двухвходовой бесконтактной электрической машины-генератора.The present invention, performing the function of summing and converting mechanical energy and electrical energy of direct current into electrical energy of alternating current, like the prototype, at the same time, in contrast to it, by improving weight and size indicators, it allows to expand the scope of a two-input contactless electric generator machine, for example , for use in local moving objects, on which the dimensions and geometry of the equipment are essential (aircraft, cars and etc.), and the installation of an additional multiphase two-half-wave rectifier in the casing and the connection of a single-phase winding of the armature of the main generator to it allows to obtain a constant voltage of high quality, which also extends the scope of the two-input contactless electric generator machine.

На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемой радиально-аксиальной двухвходовой бесконтактной электрической машины-генератора, на фиг. 2 представлена электрическая схема предлагаемой радиально-аксиальной двухвходовой бесконтактной электрической машины-генератора.In FIG. 1 shows a General view of the proposed radial-axial two-input non-contact electric generator machine, in FIG. 2 is an electrical diagram of the proposed radial-axial two-input non-contact electric generator machine.

Радиально-аксиальная двухвходовая бесконтактная электрическая машина-генератор содержит: корпус 1, внутренний аксиальный магнитопровод 12 с двумя активными торцовыми поверхностями, полый вал 2, закрепленный в подшипниковых узлах 3 и 18, постоянный многополюсный магнит 4 индуктора подвозбудителя, цилиндрический магнитопровод 6, в пазы которого уложена многофазная обмотка 7 якоря подвозбудителя, жестко закрепленный в корпусе боковой аксиальный магнитопровод 8 с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложены дополнительная однофазная обмотка 10 возбуждения возбудителя и основная однофазная обмотка 9 возбуждения возбудителя, подключенная через многофазный двухполупериодный выпрямитель 21 к многофазной обмотке 7 якоря подвозбудителя, многофазную обмотку 11 якоря возбудителя, уложенную в пазы внутреннего аксиального магнитопровода 12 с двумя активными торцовыми поверхностями, однофазную обмотку 13 возбуждения основного генератора, уложенную в пазы внутреннего аксиального магнитопровода 12 с двумя активными торцовыми поверхностями и подключенную через многофазный двухполупериодный выпрямитель 14 к многофазной обмотке 11 якоря возбудителя, жестко закрепленный в корпусе 1 боковой аксиальный магнитопровод 15 с одной торцовой активной поверхностью, в пазы которого уложена многофазная обмотка 16 якоря основного генератора, подключенная к многофазному двухполупериодному выпрямителю 22, установленному в корпусе 1.A radial-axial two-input non-contact electric generator machine contains: a housing 1, an internal axial magnetic circuit 12 with two active end surfaces, a hollow shaft 2, mounted in the bearing assemblies 3 and 18, a permanent multi-pole magnet 4 of the exciter inductor, a cylindrical magnetic circuit 6, in the grooves of which a multiphase winding 7 of the exciter armature is laid, a lateral axial magnetic circuit 8 with one active end surface rigidly fixed in the housing, in the grooves of which an additional exciter excitation winding 10 and the exciter main excitation winding 9 connected through a multiphase half-wave rectifier 21 to a multiphase exciter armature winding 7, a multiphase exciter armature 11 laid in the grooves of the internal axial magnetic circuit 12 with two active end faces 13, one single end face winding 13, generator, laid in the grooves of the internal axial magnetic circuit 12 with two active end surfaces and connected through a polyphase a high-power half-wave rectifier 14 to the multiphase winding 11 of the exciter armature, rigidly fixed in the housing 1 of the lateral axial magnetic circuit 15 with one end active surface, in the grooves of which the multiphase winding 16 of the armature of the main generator is laid, connected to the multiphase two-half-wave rectifier 22 installed in the housing 1.

Внутренний аксиальный магнитопровод 12 с двумя активными торцовыми поверхностями установлен между боковыми аксиальными магнитопроводами 8 и 15 и жестко связан с полым валом 2 посредством диска 17.An internal axial magnetic circuit 12 with two active end surfaces is mounted between the lateral axial magnetic circuits 8 and 15 and is rigidly connected to the hollow shaft 2 by means of a disk 17.

Однофазная обмотка 13 возбуждения основного генератора уложена в пазы внутреннего аксиального магнитопровода 12 с двумя активными торцовыми поверхностями со стороны бокового аксиального магнитопровода 15 с одной торцовой активной поверхностью, в пазы которого уложена многофазная обмотка якоря 16 основного генератора, а многофазная обмотка 11 якоря возбудителя уложена в пазы внутреннего аксиального магнитопровода 12 с двумя активными торцовыми поверхностями со стороны бокового аксиального магнитопровода 8 с одной торцовой поверхностью, в пазы которого уложены основная 9 и дополнительная 10 однофазные обмотки возбуждения возбудителя.The single-phase excitation winding 13 of the main generator is laid in the grooves of the internal axial magnetic circuit 12 with two active end surfaces from the side of the lateral axial magnetic circuit 15 with one end active surface, in the grooves of which the multiphase winding of the armature 16 of the main generator is laid, and the multiphase winding 11 of the exciter armature is laid in the grooves internal axial magnetic circuit 12 with two active end surfaces from the side of the lateral axial magnetic circuit 8 with one end surface, grooves 9 which are stacked basic and additional 10-phase exciter field winding.

В корпусе 1 установлена неподвижная ось 19, расположенная соосно с полым валом 2, имеющим возможность вращения вокруг неподвижной оси 19, при этом неподвижная ось 19 закреплена в подшипниковых узлах 5 и 20, установленных в полом валу 2, и жестко связана с корпусом 1 одним концом, расположенным со стороны корпуса 1, на котором закреплен боковой аксиальный магнитопровод 15 с многофазной обмоткой 16 якоря основного генератора.A fixed axis 19 is installed in the housing 1, located coaxially with the hollow shaft 2, which can rotate around the fixed axis 19, while the fixed axis 19 is fixed in the bearing units 5 and 20 installed in the hollow shaft 2, and is rigidly connected to the housing 1 at one end located on the side of the housing 1, on which is fixed a lateral axial magnetic circuit 15 with a multiphase winding 16 of the armature of the main generator.

Цилиндрический магнитопровод 6, в пазы которого уложена многофазная обмотка 7 якоря подвозбудителя, жестко закреплен на неподвижной оси 19, а постоянный многополюсный магнит 4 индуктора подвозбудителя установлен на внутренней поверхности полого вала 2 таким образом, что создаваемый постоянным многополюсным магнитом 4 индуктора подвозбудителя магнитный поток направлен вдоль радиуса цилиндрического магнитопровода 6 с многофазной обмоткой 7 якоря подвозбудителя.The cylindrical magnetic circuit 6, in the grooves of which the multiphase winding 7 of the exciter armature is laid, is rigidly fixed on the fixed axis 19, and the permanent multipolar magnet 4 of the exciter exciter is mounted on the inner surface of the hollow shaft 2 so that the magnetic flux generated by the permanent multipolar magnet 4 of the exciter exciter is directed along the radius of the cylindrical magnetic circuit 6 with a multiphase winding 7 anchor exciter.

Радиально-аксиальная двухвходовая бесконтактная электрическая машина-генератор работает следующим образом. При вращении полого вала 2, с которым посредством диска 17 жестко связан внутренний аксиальный магнитопровод 12, в пазы которого уложены многофазная обмотка 11 якоря возбудителя и однофазная обмотка 13 возбуждения основного генератора, а на внутренней поверхности которого установлен постоянный многополюсный магнит 4 индуктора подвозбудителя, вокруг неподвижной оси 19 магнитный поток многополюсного постоянного магнита 4 индуктора подвозбудителя взаимодействует с многофазной обмоткой 7 якоря подвозбудителя, уложенной в пазы цилиндрического магнитопровода 6, жестко закрепленного на неподвижной оси 19, и наводит в многофазной обмотке 7 якоря подвозбудителя многофазную систему ЭДС, которая выпрямляется многофазным двухполупериодным выпрямителем 21 и подается на основную однофазную обмотку 9 возбуждения возбудителя, уложенную в пазы бокового аксиального магнитопровода 8. При этом в основной однофазной обмотке 9 возбуждения возбудителя создается магнитный поток.Radial-axial two-input non-contact electric generator machine operates as follows. During rotation of the hollow shaft 2, with which the internal axial magnetic core 12 is rigidly connected through the disk 17, into the slots of which the multiphase winding 11 of the exciter armature and the single-phase excitation winding 13 of the main generator are laid, and on the inner surface of which there is a permanent multipolar magnet 4 of the exciter inductor, around the stationary axis 19, the magnetic flux of a multipolar permanent magnet 4 of the exciter exciter interacts with the multiphase winding 7 of the exciter armature, laid in the grooves of a cylindrical the magnetic circuit 6, rigidly fixed to the fixed axis 19, and induces a multiphase EMF system in the multiphase winding 7 of the exciter armature, which is rectified by the multiphase half-wave rectifier 21 and is fed to the main single-phase exciter excitation winding 9, laid in the grooves of the lateral axial magnetic circuit 8. Moreover, in the main single-phase excitation winding 9 of the pathogen creates a magnetic flux.

При подключении источника постоянного тока с напряжением UВХ ЭЛ (например, фотоэлектрических преобразователей) к выводам дополнительной однофазной обмотки 10 возбуждения возбудителя, уложенной в пазы бокового аксиального магнитопровода 8, в ней протекает постоянный ток, при этом создается магнитный поток, направленный согласно с магнитным потоком, создаваемым основной однофазной обмоткой 9 возбуждения возбудителя. По принципу суперпозиции магнитных полей магнитные потоки, создаваемые основной однофазной обмоткой 9 возбуждения возбудителя и дополнительной однофазной обмоткой 10 возбуждения возбудителя, суммируются. Суммарный магнитный поток взаимодействует с многофазной обмоткой 11 якоря возбудителя, уложенной в пазы внутреннего аксиального магнитопровода 12, и наводит в ней многофазную систему ЭДС, которая выпрямляется многофазным двухполупериодным выпрямителем 14 и подается на однофазную обмотку 13 возбуждения основного генератора, уложенную в пазы внутреннего аксиального магнитопровода 12. Магнитный поток однофазной обмотки 13 возбуждения основного генератора взаимодействует с многофазной обмоткой 16 якоря основного генератора, уложенной в пазы бокового аксиального магнитопровода 15, и наводит в ней многофазную систему ЭДС, которая выпрямляется многофазным двухполупериодным выпрямителем 22 и подается в сеть.When connecting a direct current source with a voltage U VX EL (for example, photoelectric converters) to the terminals of an additional single-phase excitation winding 10 of the exciter, laid in the grooves of the lateral axial magnetic circuit 8, a direct current flows in it, while a magnetic flux is created, directed in accordance with the magnetic flux created by the main single-phase winding 9 of the excitation of the pathogen. According to the principle of superposition of magnetic fields, the magnetic flux generated by the main single-phase excitation winding 9 of the pathogen and the additional single-phase excitation winding 10 of the pathogen are summed. The total magnetic flux interacts with the multiphase winding 11 of the exciter armature, laid in the grooves of the internal axial magnetic circuit 12, and induces a multiphase EMF system in it, which is rectified by the multiphase half-wave rectifier 14 and fed to the single-phase excitation winding 13 of the main generator, laid in the grooves of the internal axial magnetic circuit 12 The magnetic flux of a single-phase winding 13 of the excitation of the main generator interacts with a multiphase winding 16 of the armature of the main generator, laid in the grooves lateral axial magnetic circuit 15, and induces a multiphase EMF system in it, which is rectified by a multiphase two-half-wave rectifier 22 and is supplied to the network.

В результате описанных процессов происходит усиление механической энергии вращения, преобразованной в электрическую энергию, за счет электрической энергии, получаемой от внешнего источника постоянного тока с напряжением UВХ ЭЛ, и выдача на выходе электрической энергии постоянного тока.As a result of the described processes, there is an increase in the mechanical energy of rotation, converted into electrical energy, due to electrical energy received from an external direct current source with voltage U VX EL , and the output of direct current electric energy.

Преимуществом предлагаемой радиально-аксиальной двухвходовой бесконтактной электрической машины-генератора является более широкая по сравнению с прототипом область применения за счет лучших массогабаритных показателей и дополнительно установленного многофазного двухполупериодного выпрямителя.The advantage of the proposed radial-axial two-input non-contact electric generator machine is a wider field of application compared to the prototype due to the best weight and size characteristics and an additionally installed multiphase half-wave rectifier.

Claims (1)

Радиально-аксиальная двухвходовая бесконтактная электрическая машина-генератор, содержащая корпус, внутренний аксиальный магнитопровод с двумя активными торцовыми поверхностями, вал, на котором установлены подвозбудитель, возбудитель и основной генератор, при этом подвозбудитель состоит из постоянного многополюсного магнита индуктора подвозбудителя и магнитопровода, в пазы которого уложена многофазная обмотка якоря подвозбудителя, возбудитель состоит из жестко закрепленного в корпусе бокового аксиального магнитопровода, в пазы которого уложены дополнительная однофазная обмотка возбуждения возбудителя и основная однофазная обмотка возбуждения возбудителя, подключенная через многофазный двухполупериодный выпрямитель к многофазной обмотке якоря подвозбудителя, и многофазной обмотки якоря возбудителя, уложенной в пазы внутреннего аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями, основной генератор состоит из однофазной обмотки возбуждения основного генератора, уложенной в пазы внутреннего аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями и подключенной через многофазный двухполупериодный выпрямитель к многофазной обмотке якоря возбудителя, и жестко закрепленного в корпусе бокового аксиального магнитопровода с одной торцовой активной поверхностью, в пазы которого уложена многофазная обмотка якоря основного генератора, причем внутренний аксиальный магнитопровод с двумя активными торцовыми поверхностями установлен между боковыми аксиальными магнитопроводами и жестко связан с валом посредством диска, при этом однофазная обмотка возбуждения основного генератора уложена в пазы внутреннего аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями со стороны бокового аксиального магнитопровода с многофазной обмоткой якоря основного генератора, а многофазная обмотка якоря возбудителя уложена в пазы внутреннего аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями со стороны бокового аксиального магнитопровода с основной и дополнительной однофазными обмотками возбуждения возбудителя, отличающийся тем, что вал выполнен полым, боковой аксиальный магнитопровод, в пазы которого уложены основная и дополнительная однофазные обмотки возбуждения возбудителя, выполнен с одной активной торцовой поверхностью, а в корпусе установлена неподвижная ось, расположенная соосно с полым валом, имеющим возможность вращения вокруг неподвижной оси, при этом неподвижная ось закреплена в подшипниковых узлах, установленных в полом валу, и жестко связана с корпусом одним концом, расположенным со стороны корпуса, на котором закреплен боковой аксиальный магнитопровод с многофазной обмоткой якоря основного генератора, которая подключена к многофазному двухполупериодному выпрямителю, дополнительно установленному в корпусе, а магнитопровод, в пазы которого уложена многофазная обмотка якоря подвозбудителя, выполнен цилиндрическим и жестко закреплен на неподвижной оси, при этом постоянный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя установлен на внутренней поверхности полого вала таким образом, что создаваемый постоянным многополюсным магнитом индуктора подвозбудителя магнитный поток направлен вдоль радиуса цилиндрического магнитопровода с многофазной обмоткой якоря подвозбудителя. A radial-axial two-input non-contact electric generator machine comprising a housing, an internal axial magnetic circuit with two active end surfaces, a shaft on which a pathogen, a pathogen and a main generator are mounted, wherein the pathogen consists of a permanent multipolar magnet of the pathogen inductor and a magnetic circuit in the grooves of which a multiphase winding of the exciter armature has been laid, the pathogen consists of a lateral axial magnetic circuit, rigidly fixed in the housing, in grooves the additional single-phase excitation winding of the pathogen and the main single-phase excitation winding of the pathogen connected through a multiphase two-half-wave rectifier to the multiphase winding of the exciter armature and the multiphase winding of the exciter armature laid in the grooves of the internal axial magnetic circuit with two active end windings are composed of two active end faces the main generator, laid in the grooves of the internal axial magnetic circuit with two active end surfaces and connected through a multiphase two-half-wave rectifier to the multiphase winding of the exciter armature, and a lateral axial magnetic circuit with one end active surface rigidly fixed in the casing, into the slots of which the multiphase winding of the main generator armature is laid, the internal axial magnetic circuit with two active end surfaces installed between the sides axial magnetic circuits and is rigidly connected to the shaft by means of a disk, while a single-phase field winding the main generator is laid in the grooves of the internal axial magnetic circuit with two active end surfaces from the side of the lateral axial magnetic circuit with a multiphase winding of the armature of the main generator, and the multiphase winding of the exciter armature is laid in the grooves of the internal axial magnetic circuit with two active end surfaces on the side of the axial magnetic circuit with the main and additional single-phase excitation windings of the pathogen, characterized in that the shaft is made hollow, lateral axial The first magnetic circuit, in the grooves of which the main and additional single-phase excitation windings of the exciter are laid, is made with one active end surface, and a fixed axis is installed in the housing, located coaxially with the hollow shaft that can rotate around the fixed axis, while the fixed axis is fixed in the bearing units installed in the hollow shaft, and is rigidly connected to the housing by one end located on the side of the housing, on which a lateral axial magnetic circuit with a multiphase winding of the main armature is fixed of the alternator, which is connected to a multiphase two-half-wave rectifier, additionally installed in the housing, and the magnetic circuit, in the slots of which the multiphase winding of the exciter armature is made, is made cylindrical and rigidly fixed on a fixed axis, while the permanent multipolar magnet of the exciter exciter is mounted on the inner surface of the hollow shaft so so that the magnetic flux generated by the permanent multipolar magnet of the exciter inductor is directed along the radius of the cylindrical m agnitropa with multiphase winding of the exciter armature.
RU2015103506/07A 2015-02-03 2015-02-03 Radial-axial two-input non-contact electric machine-generator RU2585222C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015103506/07A RU2585222C1 (en) 2015-02-03 2015-02-03 Radial-axial two-input non-contact electric machine-generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015103506/07A RU2585222C1 (en) 2015-02-03 2015-02-03 Radial-axial two-input non-contact electric machine-generator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2585222C1 true RU2585222C1 (en) 2016-05-27

Family

ID=56095996

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015103506/07A RU2585222C1 (en) 2015-02-03 2015-02-03 Radial-axial two-input non-contact electric machine-generator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2585222C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2643514C1 (en) * 2016-10-10 2018-02-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Stabilized radial-axial contactless electric generator
RU2649913C1 (en) * 2017-08-18 2018-04-05 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Stabilized axial-radial direct current generator
RU2707963C1 (en) * 2019-06-06 2019-12-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Three-input two-dimensional wind-solar axial-radial electric machine-generator

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1191673A2 (en) * 2000-09-14 2002-03-27 Denso Corporation Compact and reliable structure of multi-rotor synchronous machine
US20050151437A1 (en) * 2002-05-24 2005-07-14 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Radial-axial electromagnetic flux electric motor, coaxial electromagnetic flux electric motor, and rotor for same
US20100289348A1 (en) * 2009-05-18 2010-11-18 Compact Dynamics Gmbh Axial flow machine
RU2437201C1 (en) * 2010-11-24 2011-12-20 Владимир Михайлович Чернухин Non-contact electric machine with axial excitation
RU2450411C1 (en) * 2011-01-12 2012-05-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУ ВПО "КубГТУ") Axial two-input contactless dynamo

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1191673A2 (en) * 2000-09-14 2002-03-27 Denso Corporation Compact and reliable structure of multi-rotor synchronous machine
US20050151437A1 (en) * 2002-05-24 2005-07-14 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Radial-axial electromagnetic flux electric motor, coaxial electromagnetic flux electric motor, and rotor for same
US20100289348A1 (en) * 2009-05-18 2010-11-18 Compact Dynamics Gmbh Axial flow machine
RU2437201C1 (en) * 2010-11-24 2011-12-20 Владимир Михайлович Чернухин Non-contact electric machine with axial excitation
RU2450411C1 (en) * 2011-01-12 2012-05-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУ ВПО "КубГТУ") Axial two-input contactless dynamo

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2643514C1 (en) * 2016-10-10 2018-02-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Stabilized radial-axial contactless electric generator
RU2649913C1 (en) * 2017-08-18 2018-04-05 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Stabilized axial-radial direct current generator
RU2707963C1 (en) * 2019-06-06 2019-12-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Three-input two-dimensional wind-solar axial-radial electric machine-generator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2561504C1 (en) Axial two-input contactless wind and solar generator
RU2450411C1 (en) Axial two-input contactless dynamo
RU2402858C1 (en) Axial contactless direct current generator
RU2589730C1 (en) Three-input axial generator plant
JP3232972U (en) Electrical machinery
RU2585222C1 (en) Radial-axial two-input non-contact electric machine-generator
US4982128A (en) Double air gap alternator
RU2623214C1 (en) Axial polyphase two-inlet contactless electrical machine-generator
RU2437201C1 (en) Non-contact electric machine with axial excitation
RU2437202C1 (en) Non-contact magnetoelectric machine with axial excitation
RU2707963C1 (en) Three-input two-dimensional wind-solar axial-radial electric machine-generator
US20100038987A1 (en) Motors Having a Hyperbolic Cosine Curve Shape
KR102053719B1 (en) Complex Generator
US20110037336A1 (en) homopolar machine
RU2393615C1 (en) Single-phase contact-free electromagnetic generator
RU2655379C1 (en) Synchronized axial two-input non-contact wind-solar generator
RU61484U1 (en) UNIPOLAR MULTI-WIRING DC GENERATOR WITH MAGNETIC AND ELECTROMAGNETIC SELF EXCITATION
RU2647708C1 (en) Synchronised axial two-inlet generator installation
CN110120732B (en) Induction tandem type brushless excitation motor
RU2534756C1 (en) High-speed non-contact electric machine (versions)
RU2643196C1 (en) Axial non-contact ac generator
CN107124083B (en) Axial magnetic circuit series type double-end excitation motor
RU2633374C1 (en) Non-contact multiphase ac generator
US526064A (en) wagemann
RU2775062C1 (en) Synchronous generator

Legal Events

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

Effective date: 20200204