RU2667660C1 - Синус-косинусный двухфазный генератор - Google Patents

Синус-косинусный двухфазный генератор Download PDF

Info

Publication number
RU2667660C1
RU2667660C1 RU2017113477A RU2017113477A RU2667660C1 RU 2667660 C1 RU2667660 C1 RU 2667660C1 RU 2017113477 A RU2017113477 A RU 2017113477A RU 2017113477 A RU2017113477 A RU 2017113477A RU 2667660 C1 RU2667660 C1 RU 2667660C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
stator
windings
stator windings
alternating voltage
Prior art date
Application number
RU2017113477A
Other languages
English (en)
Inventor
Мая Ивановна Стальная
Илья Алексеевич Иванов
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ)
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 образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ)
Priority to RU2017113477A priority Critical patent/RU2667660C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2667660C1 publication Critical patent/RU2667660C1/ru

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/14Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

Изобретение относится к электротехнике, к электрическим машинам. Технический результат состоит в упрощении конструкции. Двухфазный генератор переменного напряжения содержит ротор с постоянными магнитами и статор с обмотками. Ротор выполнен принудительно вращающимся внешним источником механической энергии для наведения в обмотках статора переменного напряжения. Количество обмоток возбуждения на статоре четное и в четыре раза больше, чем количество пар полюсов на роторе. Диаметрально противоположные обмотки соединены между собой последовательно встречно или параллельно сонаправленно. Обеспечивается одновременная генерации однофазного переменного напряжения в виде синусоиды и косинусоиды. 6 ил.

Description

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно, к двухфазным генераторам переменного напряжения с повышенной генерируемой мощностью.
Известен трехфазный синхронный генератор, содержащий ротор, на валу которого расположены полюсы с прикрепленными к ним катушками возбуждения, к которым подключен источник постоянного напряжения, и статор, в пазах которого уложены обмотки переменного тока. Источник постоянного напряжения, необходимый для питания катушек возбуждения полюсов ротора, подключен к последним через два кольца на роторе и подвижные щеточные контакты (Кузнецов М.И. Основы электротехники / М.И. Кузнецов. - М.: Высшая школа, 1964. - С. 332-333).
Однако описанный трехфазный синхронный генератор имеет следующие недостатки; дополнительный расход электрической энергии на источник постоянного напряжения, необходимый для питания катушек возбуждения полюсов ротора; низкая надежность вследствие наличия подвижных щеточных контактов для подачи питающего постоянного напряжения.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является вентильный двигатель постоянного тока, содержащий ротор, на котором расположены постоянные магниты, выполняющие функцию полюсов, и статор, на котором расположены три катушки возбуждения. Каждая катушка подключена к выпрямительному тиристорному мосту от дополнительного источника питания постоянного тока (Прохоров С.Г. Электрические машины: учебное пособие. - Ростов н/Д: Феникс, 2012 - с. 230-231).
Основными недостатками этого устройства являются отсутствие генерации однофазного переменного напряжения ввиду обеспечения движения ротора только при поступлении извне постоянного напряжения от изолированного источника на обмотки статора в определенной последовательности, что связано с дополнительным расходом электроэнергии, и пониженная надежность вследствие сложности конструкции.
В основе изобретения лежит техническая проблема обеспечения одновременной генерации однофазного переменного напряжения в виде синусоиды и косинусоиды с повышенным значением мощности без использования дополнительного источника питания и выпрямительного тиристорного моста при повышении надежности за счет упрощения конструкции устройства.
Решение данной технической проблемы достигается тем, что в синус-косинусном двухфазном генераторе, содержащем ротор, на котором расположены постоянные магниты, выполняющие функцию полюсов, и статор, на котором расположены обмотки статора, ротор выполнен принудительно вращающимся внешним источником механической энергии для наведения в обмотках статора переменного напряжения. Количество обмоток на статоре четное и в четыре раза больше, чем количество пар полюсов на роторе, а диаметрально противоположные обмотки статора соединены между собой последовательно встречно или параллельно сонаправленно.
Обеспечение одновременной генерации однофазного переменного напряжения в виде синусоиды и косинусоиды с повышенным значением мощности без использования дополнительного источника питания постоянного напряжения и выпрямительного тиристорного моста при повышении надежности устройства без значительного усложнения конструкции обусловлено группировкой обмотки статора между собой в пары и соединением их последовательно встречно или параллельно сонаправленно, которое позволяет суммировать созданные на них напряжение или ток. При этом наведение на обмотках статора переменное напряжение в генераторном режиме от вращения постоянных магнитов, находящихся на роторе, снимается с обмоток статора прямо на нагрузку, позволяет исключить дополнительный источник питания для обмоток статора.
Количество катушек возбуждения на cтаторе четное и в четыре раза большее, чем количество пар полюсов на роторе, что позволяет повысить мощность генератора.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 приведена схема расположения постоянных магнитов на роторе и обмоток на статоре синус-косинусного двухфазного генератора; на фиг. 2 изображено последовательное соединение обмоток статора; на фиг. 3 представлено параллельное соединение обмоток статора; на фиг. 4 показаны графики зависимости генерируемого напряжения на обмотках статора от времени; на фиг. 5 показаны синусоида и косинусоида генерируемого напряжения между входом и выходом последовательно соединенных обмоток статора; на фиг. 6 показаны синусоида и косинусоида генерируемого напряжения между входом и выходом параллельного соединенных обмоток статора.
Кроме того, на чертеже использованы следующие обозначения:
- L1 - L4 - обмотки статора;
- N - северный полюс постоянного магнита;
- S - южный полюс постоянного магнита;
- • - начало обмотки;
- Р - ротор;
- С - статор;
- u - создаваемое переменное напряжение;
- t - время.
Синус-косинусный двухфазный генератор содержит ротор, на котором расположены постоянные магниты, выполняющие функцию полюсов, и статор, на котором расположены обмотки статора. Ротор выполнен принудительно вращающимся внешним источником механической энергии для наведения в обмотках статора переменного напряжения. Количество обмоток статора на статоре четное и в четыре раза больше, чем количество пар полюсов на роторе. Диаметрально противоположные обмотки статора соединены между собой последовательно встречно или параллельно сонаправленно.
Пример выполнения синус-косинусного двухфазного генератора с последовательно встречным соединением диаметрально противоположных обмоток статора, причем количество обмоток статора - две пары, а количество пар полюсов - одна (фиг. 1, 2).
Синус-косинусный двухфазный генератор с последовательно встречным соединением диаметрально противоположных обмоток статора содержит ротор 1 (Р), на валу которого расположен постоянный магнит 2, выполняющий функцию северного и южного полюсов, и статор 3 (С), на котором расположены первая 4 (L1), вторая 5 (L2), третья 6 (L3), четвертая 7 (L4) обмоток статора. Ротор 1 выполнен принудительно вращающимся внешним источником механической энергии (на чертеже не показан) для наведения в обмотках статора переменного напряжения. Количество обмоток статора на статоре 3 (С) четное, то есть их четыре, и в четыре раза больше, чем количество пар полюсов на роторе 1 (Р), где одна пара полюсов. Конец первой обмотки 4 (L1) соединен с концом третей обмотки 6 (L3). Начало первой обмотки 4 (L1) выведено на контакт 8. Начало третей обмотки 6 (L3) выведено на контакт 9. Конец второй обмотки 5 (L2) соединен с концом четвертой обмотки 7 (L4). Начало второй обмотки 5 (L2) выведено на контакт 10. Начало четвертой обмотки 7 (L4) выведено на контакт 11.
Пример выполнения синус-косинусного двухфазного генератора с параллельно сонаправленным соединением диаметрально противоположных обмоток статора, причем количество обмоток статора - две пары, а количество пар полюсов - одна (фиг. 1, 3).
Синус-косинусный двухфазный генератор с параллельно сонаправленным соединением диаметрально противоположных обмоток статора, причем количество обмоток статора - две пары, а количество пар полюсов - одна.
Синус-косинусный двухфазный генератор с параллельно сонаправленным соединением диаметрально противоположных обмоток статора содержит ротор 1 (Р), на валу которого расположен постоянный магнит 2, выполняющий функцию северного и южного полюсов, и статор 3 (С), на котором расположены первая 4 (L1), вторая 5 (L2), третья 6 (L3), четвертая 7 (L4) обмоток статора. Ротор 1 выполнен принудительно вращающимся внешним источником механической энергии (на чертеже не показан) для наведения в обмотках статора переменного напряжения. Количество обмоток на статоре 3 (С) четное, то есть их четыре, и в четыре раза больше, чем количество пар полюсов на роторе 1 (Р), где одна пара полюсов. Начало первой обмотки 4 (L1) и конец третей обмотки 6 (L3) объединены между собой и соединены с контактом 8. Конец первой обмотки 4 (L1) и начало третей обмотки 6 (L3) объединены между собой и соединены с контактом 9. Начало второй обмотки 5 (L2) и конец четвертой обмотки 7 (L4) объединены между собой и соединены с контактом 10. Конец второй обмотки 5 (L2) и начало четвертой обмотки 7 (L4) объединены между собой и соединены с контактом 11.
Синус-косинусный двухфазный генератор с параллельным сонаправленным соединением диаметрально противоположных обмоток статора работает следующим образом.
При вращении ротора 1 (Р) находящиеся на нем постоянный магнит 2 с одной парой полюсов наводит в обмотках статора 4 (L1), 5 (L2), 6 (L3), 7 (L4) переменное напряжение (фиг. 4). Между контактами 9, 8, и 11, 10 создается переменное напряжение, причем на контактах 9, 8 - синусоида с повышенным значением тока (мощности), а на контактах 11, 10 - косинусоида с повышенным значением тока (мощности) (фиг. 5).
Синус-косинусный двухфазный генератор с параллельно сонаправленным соединением диаметрально противоположных катушек возбуждения работает следующим образом.
При вращении ротора 1 (Р) находящиеся на нем постоянный магнит 2 с одной парой полюсов наводит в обмотках статора 4 (L1), 5 (L2), 6 (L3), 7 (L4) переменное напряжение (фиг. 4). Между контактами 9, 8, и 11, 10 создается переменное и согласно ориентированное напряжение (фиг. 6), причем на контактах 9, 8 - синусоида с повышенным значением тока (мощности), а на контактах 11, 10 - косинусоида с повышенным значением тока (мощности).
Таким образом, предложенное устройство способно генерировать двухфазное переменное напряжение с удвоенной величиной напряжения или тока в виде синусоиды и косинусоиды без использования дополнительных источников питания постоянного тока для обмоток возбуждения и вентильного моста, что значительно снижает стоимость предлагаемого устройства.

Claims (1)

  1. Синус-косинусный двухфазный генератор, содержащий ротор, на котором расположены постоянные магниты, выполняющие функцию полюсов, и статор, на котором расположены обмотки статора, отличающийся тем, что ротор выполнен принудительно вращающимся внешним источником механической энергии для наведения в обмотках статора переменного напряжения, при этом количество обмоток статора на статоре четное и в четыре раза больше, чем количество пар полюсов на роторе, а диаметрально противоположные обмотки соединены между собой последовательно встречно или параллельно сонаправленно.
RU2017113477A 2017-04-18 2017-04-18 Синус-косинусный двухфазный генератор RU2667660C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017113477A RU2667660C1 (ru) 2017-04-18 2017-04-18 Синус-косинусный двухфазный генератор

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017113477A RU2667660C1 (ru) 2017-04-18 2017-04-18 Синус-косинусный двухфазный генератор

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2667660C1 true RU2667660C1 (ru) 2018-09-24

Family

ID=63668900

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017113477A RU2667660C1 (ru) 2017-04-18 2017-04-18 Синус-косинусный двухфазный генератор

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2667660C1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3809936A (en) * 1972-05-18 1974-05-07 E Klein Brushless generator
SU862320A1 (ru) * 1979-12-27 1981-09-07 Научно-исследовательский и экспериментальный институт автомобильного электрооборудования и автоприборов Вентильный генератор
US5719458A (en) * 1993-06-17 1998-02-17 Nihon Riken Co., Ltd. Power generator with improved rotor
US20060273682A1 (en) * 2005-06-07 2006-12-07 Fuji Cera-Tech Co., Ltd. Permanent-magnet generator with magnetic flux controls
RU2402142C1 (ru) * 2009-11-09 2010-10-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" Генератор

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3809936A (en) * 1972-05-18 1974-05-07 E Klein Brushless generator
SU862320A1 (ru) * 1979-12-27 1981-09-07 Научно-исследовательский и экспериментальный институт автомобильного электрооборудования и автоприборов Вентильный генератор
US5719458A (en) * 1993-06-17 1998-02-17 Nihon Riken Co., Ltd. Power generator with improved rotor
US20060273682A1 (en) * 2005-06-07 2006-12-07 Fuji Cera-Tech Co., Ltd. Permanent-magnet generator with magnetic flux controls
RU2402142C1 (ru) * 2009-11-09 2010-10-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" Генератор

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2450411C1 (ru) Аксиальная двухвходовая бесконтактная электрическая машина-генератор
RU2437201C1 (ru) Бесконтактная электрическая машина с аксиальным возбуждением
RU2545525C1 (ru) Бесколлекторный мотор-генератор постоянного тока
RU2719685C1 (ru) Статор электродвигателя
RU2667660C1 (ru) Синус-косинусный двухфазный генератор
RU177489U1 (ru) Однофазный генератор переменного напряжения, выполненный на вентильном двигателе
WO2021025547A1 (ru) Универсальный генератор-двигатель баялиева
RU107418U1 (ru) Индукторная машина переменного тока комбинированного возбуждения
Sirewal et al. A self-excitation scheme for a brushless synchronous generator
RU2414039C1 (ru) Модульная синхронная электрическая машина
RU177488U1 (ru) Однофазный синхронно-шаговый генератор переменного напряжения
RU2674466C2 (ru) Источник постоянного тока, выполненный на синхронном шаговом двигателе, с повышенным напряжением
RU2674465C2 (ru) Источник постоянного тока, выполненный на синхронном шаговом двигателе, с повышенной выходной мощностью
RU178636U1 (ru) Регулируемый источник постоянного тока
RU179619U1 (ru) Регулируемый источник постоянного напряжения
RU2684167C2 (ru) Источник постоянного напряжения повышенной мощности с малым коэффициентом пульсации
RU2392723C1 (ru) Бесконтактная редукторная магнитоэлектрическая машина с полюсным зубчатым индуктором
JP2010136524A (ja) 回転電機
RU203008U1 (ru) Улучшенный генератор переменного тока с обратной связью
GB956040A (en) Apparatus for producing alternating current electric power
RU2414791C1 (ru) Модульная электрическая машина
RU206433U1 (ru) Трехфазный генератор
RU2771993C2 (ru) Электрическая машина с ротором, созданным по схеме Хальбаха
Balkovoi et al. The effect of modulation of the magnetic field parameters in asynchronous machines
RU2414790C1 (ru) Синхронная электрическая машина с модулированной мдс якоря

Legal Events

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

Effective date: 20190419