RU2656883C1 - Pulse generator for magnetic installation (options) - Google Patents
Pulse generator for magnetic installation (options) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2656883C1 RU2656883C1 RU2017114233A RU2017114233A RU2656883C1 RU 2656883 C1 RU2656883 C1 RU 2656883C1 RU 2017114233 A RU2017114233 A RU 2017114233A RU 2017114233 A RU2017114233 A RU 2017114233A RU 2656883 C1 RU2656883 C1 RU 2656883C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stator
- groove
- windings
- winding
- grooves
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
- H02K21/38—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with rotating flux distributors, and armatures and magnets both stationary
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Windings For Motors And Generators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электромашиностроения и может быть использовано в сильноточной импульсной технике в качестве источника импульсного питания для намагничивающих установок.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used in high-current pulse technology as a source of switching power for magnetizing installations.
Известен генератор импульсов тока с секционированным индуктивным накопителем энергии (Чернявский Н.И., Чибисова Н.Н. Энергетические характеристики генераторов импульсов тока с индуктивными накопителями энергии для аргонодуговой сварки алюминиевых сплавов неплавящимся электродом. Вектор науки ТГУ. №2 (16), 2011), состоящий из двухсекционного индуктивного накопителя энергии с отпайками, двух полностью управляемыми ключей K1 и K2 и нагрузки. Генератор обеспечивает в нагрузке биполярные импульсы тока, причем процесс накопления энергии и частичной рекуперации происходит при протекании тока через нагрузку.Known current pulse generator with a partitioned inductive energy storage (Chernyavsky NI, Chibisova NN Energy characteristics of current pulse generators with inductive energy storage for argon-arc welding of aluminum alloys with non-consumable electrode. Vector TSU Science. No. 2 (16), 2011) , consisting of a two-section inductive energy storage with soldering, two fully controllable keys K1 and K2 and a load. The generator provides bipolar current pulses in the load, and the process of energy storage and partial recovery occurs when current flows through the load.
Недостатком такого устройства является невозможность управления длительностью импульса и сравнительно невысокий КПД процесса. Кроме этого устройство требует изготовления секционированного двухобмоточного дросселя с отпайками, что существенно усложняет конструкцию.The disadvantage of this device is the inability to control the pulse duration and the relatively low efficiency of the process. In addition, the device requires the manufacture of a sectioned double winding inductor with tap, which greatly complicates the design.
Известен импульсный генератор [патент RU 141250U1, кл. H03K 3/00, 2014 г.], содержащий источник ЭДС, к положительному зажиму которого подключен первый зажим полностью управляемого ключа цепи заряда и первый зажим ключа цепи рекуперации, при этом вторые зажимы ключей соединены с входным зажимом индуктивного накопителя и выходным зажимом индуктивного накопителя соответственно. Нагрузка, подключена одним выводом к общей шине, к которой подключен минусовой зажим источника ЭДС. Дополнительно введены нулевой диод, анод которого подключен к общей шине, а катод к входному зажиму индуктивного накопителя, второй ключ цепи заряда, один зажим которого подключен к общей шине, а второй зажим к выходному зажиму индуктивного накопителя, к которому подключен первый зажим дополнительно введенного ключа цепи разряда, второй зажим которого подключен к нагрузке.Known pulse generator [patent RU 141250U1, class.
Недостатком такого устройства является невысокий КПД процесса. Кроме этого, устройство требует отдельного источника напряжения и обладает сложной конструкции из-за большого количества электронных компонентов.The disadvantage of this device is the low efficiency of the process. In addition, the device requires a separate voltage source and has a complex structure due to the large number of electronic components.
Известен генератор импульсного напряжения [патент RU 2063103, кл. H03K 3/53 от 27.06.1996 г.], содержащий корпус с диэлектрической средой, в котором расположены конденсаторы, разрядники и резисторы, соединенные по каскадной схеме умножения напряжения Аркадьева-Маркса, при этом элементы генератора расположены в трех параллельных друг другу осях, конденсаторы собраны в два пакета, а разрядники собраны в другой пакет, расположенный над пакетами конденсаторов, при этом каждый предыдущий конденсатор в пакете расположен через зазор с каждым последующим, первый пакет конденсаторов установлен со смещением по отношению ко второму пакету конденсаторов, а каждые соседние разрядники соединены с конденсаторами из разных пакетов.Known pulse voltage generator [patent RU 2063103, class.
Недостатком такого устройства является сложная конструкция и высокие массогабаритные параметры за счет наличия конденсаторных батарей. Кроме того, для генератора необходимо зарядное устройство, обеспечивающее зарядку конденсаторных батарей.The disadvantage of this device is its complex design and high overall dimensions due to the presence of capacitor banks. In addition, a generator is required for the generator to charge the capacitor banks.
Известен электромашинный импульсный генератор [патент RU 2128871 С1, кл. H02K 3/46, от 10.04.1999 г.], содержащий ротор и статор, в пазах которых размещены катушки, скрепленные бандажами с образованием явных полюсов, выполненные послойно из электрического проводника, разделенного электроизоляцией между витками и слоями, при этом витки катушек ротора и статора выполнены из проводника ромбического сечения и расположены в слое с шагом между центрами проводника витков, превышающим большую диагональ ромба, витки в каждом слое смещены относительно витков близлежащего слоя на половину шага, в первом слое катушек между стенкой паза и витками и в последнем слое между витками и наружным бандажом установлены вкладыши, повторяющие форму промежутка между витками и отстающие от витков на величину изолирующего слоя, выполненного из волокна, уложенного в образованные криволинейные промежутки между слоями.Known electric pulse generator [patent RU 2128871 C1, class.
Недостатком данного устройства является сложная конструкция электромашинного генератора, кроме того, из-за наличия обмоток возбуждения, данному генератору необходим сторонний источник мощности и система охлаждения. Невысокая надежность генератора обусловлена особенностью генераторов электромагнитного возбуждения.The disadvantage of this device is the complicated design of the electric machine generator, in addition, due to the presence of field windings, this generator needs an external power source and cooling system. The low reliability of the generator is due to the peculiarity of the electromagnetic excitation generators.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является генератор [Mohammad S. Widyan: Design, Optimization, Construction and Test of Rare-Earth Permanent-Magnet Electrical Machines with New Topology for Wind Energy Applications 2006], состоящий из ротора с постоянными магнитами, статора, на поверхности которого выполнены канавки, обмоток, проходящих через паз и поверхность статора таким образом, чтобы основание паза статора и внешняя поверхность канавки статора соприкасались с обмоткой.Closest to the proposed device is a generator [Mohammad S. Widyan: Design, Optimization, Construction and Test of Rare-Earth Permanent-Magnet Electrical Machines with New Topology for Wind Energy Applications 2006], consisting of a rotor with permanent magnets, a stator, on the surface which made the grooves of the windings passing through the groove and the surface of the stator so that the base of the groove of the stator and the outer surface of the groove of the stator are in contact with the winding.
Недостатками ближайшего аналога является то, что в импульсном режиме работы возникает высокая вероятность механического повреждения обмотки статора за счет электродинамического усилия, а также недостаточный теплоотвод от обмотки статора, что приводит к уменьшению величины допустимого значения импульсного тока и длительности рабочего режима.The disadvantages of the closest analogue are that in pulsed operation there is a high probability of mechanical damage to the stator winding due to electrodynamic forces, as well as insufficient heat removal from the stator winding, which leads to a decrease in the allowable value of the pulse current and the duration of the operating mode.
Задача изобретения - увеличение надежности импульсного генератора, а также увеличение длительности и величины импульсного тока в рабочем режиме за счет полного заполнения паза статора обмоткой и увеличения теплоотвода от обмоток статора, благодаря увеличению площади соприкосновения обмотки с внутренними поверхностями паза и уменьшению высоты спинки статора.The objective of the invention is to increase the reliability of the pulse generator, as well as to increase the duration and magnitude of the pulse current in the operating mode due to the complete filling of the stator groove with the winding and the increase in heat removal from the stator windings, due to the increase in the contact area of the winding with the internal surfaces of the groove and the decrease in the height of the stator back.
Технический результат - обеспечение стабильной работы импульсного генератора и минимального нагрева его активных элементов, а также увеличение максимально допустимого значения импульсного тока в обмотках статора и длительности рабочего режима.The technical result is to ensure the stable operation of the pulse generator and the minimum heating of its active elements, as well as increasing the maximum permissible value of the pulse current in the stator windings and the duration of the operating mode.
Поставленная задача решается, а технический результат по первому варианту достигается тем, что в импульсный генераторе, содержащем ротор с постоянными магнитами, статор, на поверхности которого выполнены канавки, обмотки, проходящие через паз и поверхность статора таким образом, чтобы основание паза статора и внешняя поверхность канавки статора соприкасались с обмоткой, согласно изобретению пазы статора выполнены открытыми, при этом коэффициент заполнения паза медью стремится к 1, обмотка выполнена монолитной с толщиной ,The problem is solved, and the technical result according to the first embodiment is achieved by the fact that in a pulse generator containing a rotor with permanent magnets, a stator, on the surface of which grooves are made, windings passing through the groove and the stator surface so that the base of the stator groove and the outer surface the stator grooves were in contact with the winding, according to the invention, the stator grooves are made open, while the groove fill factor with copper tends to 1, the winding is made monolithic with a thickness ,
где γ - удельная электрическая проводимость;where γ is the electrical conductivity;
μ - магнитная проницаемость вещества проводника; μ is the magnetic permeability of the conductor substance;
ω - круговая частота переменного тока, ω is the circular frequency of the alternating current,
а в воздушном зазоре расположена сквозная полость с возможностью прохождения потока воздуха или жидкости для охлаждения обмоток, причем спинка статора выполнена минимальной высоты h.and in the air gap there is a through cavity with the possibility of passing a stream of air or liquid to cool the windings, and the back of the stator is made of a minimum height h.
Спинка статора выполнена минимальной высоты h, являющейся достаточной для обеспечения механической прочности импульсного генератора.The stator back is made of a minimum height h, which is sufficient to ensure the mechanical strength of the pulse generator.
Поставленная задача решается, а технический результат по второму варианту достигается тем, что в импульсном генераторе, содержащем ротор с постоянными магнитами, статор, на поверхности которого выполнены канавки, обмотки, проходящие через паз и поверхность статора таким образом, чтобы основание паза статора и внешняя поверхность канавки статора соприкасались с обмоткой, согласно изобретению пазы статора выполнены открытыми, при этом коэффициент заполнения паза медью стремится к 1, обмотка выполнена монолитной с толщиной ,The problem is solved, and the technical result according to the second embodiment is achieved by the fact that in a pulse generator containing a rotor with permanent magnets, a stator, on the surface of which grooves are made, windings passing through the groove and the stator surface so that the base of the stator groove and the outer surface the stator grooves were in contact with the winding, according to the invention, the stator grooves are made open, while the groove fill factor with copper tends to 1, the winding is made monolithic with a thickness ,
где γ - удельная электрическая проводимость;where γ is the electrical conductivity;
μ - магнитная проницаемость вещества проводника; μ is the magnetic permeability of the conductor substance;
ω - круговая частота переменного тока, ω is the circular frequency of the alternating current,
а внутри паза сквозь обмотки расположен охлаждающий канал, причем спинка статора выполнена минимальной высоты h.and inside the groove through the windings there is a cooling channel, and the back of the stator is made of a minimum height h.
Спинка статора выполнена минимальной высоты h, для возможности обеспечения теплообмена и прочности статора.The stator back is made of a minimum height h, in order to ensure heat exchange and stator strength.
Существо изобретения поясняется чертежами. The invention is illustrated by drawings.
На фиг. 1 изображен поперечный разрез импульсного генератора по первому варианту. In FIG. 1 shows a cross section of a pulse generator according to the first embodiment.
На фиг. 2 изображен поперечный разрез импульсного генератора по второму варианту.In FIG. 2 shows a cross section of a pulse generator according to the second embodiment.
Предложенное устройство по первому варианту (фиг. 1) содержит ротор с постоянными магнитами 1, статор 2, на поверхности которого выполнены канавки 3, обмотки 4, проходящие через паз 5 и канавки 3 на поверхности статора таким образом, чтобы основание паза статора и внешняя поверхность канавки 3 статора 2 соприкасались с обмоткой 4, в воздушном зазоре расположена сквозная полость 6 с возможностью прохождения потока воздуха или жидкости для охлаждения обмоток.The proposed device according to the first embodiment (Fig. 1) contains a rotor with
Предложенное устройство по второму варианту (фиг. 2) содержит ротор с постоянными магнитами 1, статор 2, на поверхности которого выполнены канавки 3, обмотки 4, проходящие через паз 5 и поверхность статора таким образом, чтобы основание паза статора и внешняя поверхность канавки 3 статора 2 соприкасались с обмоткой 4, при этом внутри паза сквозь обмотку расположен охлаждающий канал 6 с возможностью прохождения потока воздуха или жидкости для охлаждения обмоток 4.The proposed device according to the second embodiment (Fig. 2) contains a rotor with
Предложенное устройство по первому варианту работает следующим образом: импульсный генератор, вращаемый электродвигателем марки АД-60000 со скоростью 60000 об/мин, подключают на 30 мс к намагничивающей установке с сопротивлением 0,1 Ом, в результате чего в обмотке 4 проходит ток в 1400 А. При этом в обмотке 4 выделяются потери величиной 60 кВт и нагревают обмотку 4. За счет большой площади соприкосновения обмоток 4 со статором 2 и минимальной высоты h спинки статора 2 тепло кондуктивным теплообменом отводится на статор 2 и от него рассеивается в окружающую среду. Также для обеспечения дополнительного охлаждения прогоняют по замкнутой полости внутри зазора 6 жидкость с расходом 0,05 л/с, при этом происходит охлаждение обмоток 2 и защита постоянных магнитов 1 от нагрева.The proposed device according to the first embodiment works as follows: a pulse generator rotated by an AD-60000 brand electric motor at a speed of 60,000 rpm is connected for 30 ms to a magnetizing installation with a resistance of 0.1 Ohm, as a result of which a current of 1400 A flows in winding 4 . In this case, losses of 60 kW are released in the winding 4 and the winding 4 is heated. Due to the large contact area of the
Предложенное устройство по второму варианту работает следующим образом: импульсный генератор, вращаемый электродвигателем марки АД-60000 со скоростью 60000 об/мин, подключают на 30 мс к намагничивающей установке с сопротивлением 0,1 Ом, в результате чего в обмотке 4 проходит ток в 1400 А. При этом в обмотке 4 выделяются потери величиной 60 кВт и нагревают обмотку 4. За счет большой площади соприкосновения обмоток со статором 2 и минимальной высоты h спинки статора 2 тепло кондуктивным теплообменом отводится на статор 2 и от него рассеивается в окружающую среду, также для обеспечения дополнительного охлаждения прогоняют по охлаждающему каналу 7 внутри обмотки 4 жидкость с расходом 0,05 л/с, которая охлаждает обмотку 4.The proposed device according to the second embodiment works as follows: a pulse generator rotated by an AD-60000 brand electric motor with a speed of 60,000 rpm is connected for 30 ms to a magnetizing installation with a resistance of 0.1 Ohm, as a result of which a current of 1400 A flows in winding 4 . In this case, losses of 60 kW are allocated in the winding 4 and the winding 4 is heated. Due to the large area of contact between the windings and the
Итак, заявляемое изобретение обеспечивает надежность импульсного генератора, а также позволяет увеличить длительность и величину импульсного тока в рабочем режиме за счет предложенных конструктивных решений и системы охлаждения.So, the claimed invention ensures the reliability of the pulse generator, and also allows you to increase the duration and magnitude of the pulse current in the operating mode due to the proposed design solutions and the cooling system.
В результате обеспечивается стабильная работа импульсного генератора и минимальный нагрев его активных элементов, что позволяет увеличить максимально допустимое значение импульсного тока в обмотках статора и длительность рабочего режима.As a result, stable operation of the pulse generator and minimal heating of its active elements is ensured, which allows to increase the maximum permissible value of the pulse current in the stator windings and the duration of the operating mode.
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017114233A RU2656883C1 (en) | 2017-04-24 | 2017-04-24 | Pulse generator for magnetic installation (options) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017114233A RU2656883C1 (en) | 2017-04-24 | 2017-04-24 | Pulse generator for magnetic installation (options) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2656883C1 true RU2656883C1 (en) | 2018-06-07 |
Family
ID=62560321
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017114233A RU2656883C1 (en) | 2017-04-24 | 2017-04-24 | Pulse generator for magnetic installation (options) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2656883C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU873340A1 (en) * | 1979-12-18 | 1981-10-15 | Московский Ордена Ленина Авиационный Институт Им.Серго Орджоникидзе | Electrical machine pulse generator |
SU904133A1 (en) * | 1980-06-27 | 1982-02-07 | Московский Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Авиационный Институт Им.Серго Орджоникидзе | Electric machine pulse oscillator |
DE102009039209A1 (en) * | 2009-08-28 | 2011-03-10 | Marquardt Gmbh | Signal generator i.e. electrical switch, for use in e.g. rotation angle sensor, has coil provided at pole plates, where voltage impulse, which is generated during rotation of rotor in coil, is evaluated as switch signal |
-
2017
- 2017-04-24 RU RU2017114233A patent/RU2656883C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU873340A1 (en) * | 1979-12-18 | 1981-10-15 | Московский Ордена Ленина Авиационный Институт Им.Серго Орджоникидзе | Electrical machine pulse generator |
SU904133A1 (en) * | 1980-06-27 | 1982-02-07 | Московский Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Авиационный Институт Им.Серго Орджоникидзе | Electric machine pulse oscillator |
DE102009039209A1 (en) * | 2009-08-28 | 2011-03-10 | Marquardt Gmbh | Signal generator i.e. electrical switch, for use in e.g. rotation angle sensor, has coil provided at pole plates, where voltage impulse, which is generated during rotation of rotor in coil, is evaluated as switch signal |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3127233B1 (en) | Inertial energy storage system and hydro-fluoro-ether power transformer scheme for radar power systems and large pfn charging | |
JP6315361B2 (en) | Electronic hollow conductor for electromagnetic machinery | |
JP2020519224A (en) | Electric machine with phase change material for turbomachine starter/generator | |
CN101577454A (en) | Three-phase water-cooling permanent magnet synchronous motor | |
Wu et al. | Investigation of an addtively-manufactured modular permanent magnet machine for high specific power design | |
CN101483374B (en) | Power generation machine for switched reluctance motor | |
US11791118B2 (en) | Polyphase switching regulator | |
US11146199B2 (en) | Multi-phase motor system and control method | |
WO2017187296A1 (en) | Cooling device for electric machines | |
TW201101347A (en) | Solid state rotary field electric power cogeneration unit | |
JP2016521103A (en) | Electrical energy storage and power management system | |
CN106533246B (en) | Nano generator | |
CN107508440B (en) | A kind of axial direction multiple-unit stator electrical excitation bipolarity inductor machine | |
Zhao et al. | Research on the compensation matching design and output performance for two-axis-compensated compulsators | |
RU2656883C1 (en) | Pulse generator for magnetic installation (options) | |
JP2020509727A (en) | Low voltage powered electric machines and associated multi-cell powertrains | |
CN201374628Y (en) | Three-phase water-cooling permanent magnet synchronous motor | |
CN110289717B (en) | Permanent magnet motor stator multiphase winding | |
JP6173842B2 (en) | Rotating electric machine | |
KR20170079694A (en) | Structure of induction motor rotor | |
CN105207383B (en) | A kind of single low cost high powered density permanent magnetic motor of concentratred winding of annular | |
US7687960B2 (en) | Pigtailed stator windings for electrical generator | |
Zhang et al. | Design and stabilivolt analysis of Nd-Fe-B permanent magnet generator for electric vehicle range extender | |
RU2760408C1 (en) | Superconducting synchronous valve generator | |
US20220158533A1 (en) | Concentric Nested Rotor Power Converter and Charge Replenisher |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190425 |