RU2674466C2 - Источник постоянного тока, выполненный на синхронном шаговом двигателе, с повышенным напряжением - Google Patents
Источник постоянного тока, выполненный на синхронном шаговом двигателе, с повышенным напряжением Download PDFInfo
- Publication number
- RU2674466C2 RU2674466C2 RU2017113494A RU2017113494A RU2674466C2 RU 2674466 C2 RU2674466 C2 RU 2674466C2 RU 2017113494 A RU2017113494 A RU 2017113494A RU 2017113494 A RU2017113494 A RU 2017113494A RU 2674466 C2 RU2674466 C2 RU 2674466C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coils
- rotor
- voltage
- source
- stator
- Prior art date
Links
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 title claims description 9
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
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
- H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
- H02K21/14—Synchronous 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 и может быть использовано в качестве источника постоянного тока. Технический результат состоит в выработке повышенного значения напряжения при отсутствии дополнительного источника постоянного напряжения и системы управления, подающей напряжение на катушки, без усложнения. На роторе расположены постоянные магниты, выполняющие функцию полюсов, и статор, на котором расположены катушки. Ротор выполнен принудительно вращающимся внешним источником механической энергии для наведения в катушках переменного напряжения. Количество катушек на статоре четное и в три раза больше, чем количество полюсов на роторе. Концы диаметрально расположенных катушек соединены между собой. Начала нечетных катушек подключены к входу трехфазного выпрямительного моста, а начала четных катушек объединены между собой. 6 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к электрическим машинам и может быть использовано в качестве источника постоянного тока.
Известен трехфазный синхронный генератор, содержащий ротор, на валу которого расположены полюсы с прикрепленными на них катушками возбуждения, к которым подключен источник постоянного напряжения, и статор, в пазах которого уложены катушки индуктивности. Источник постоянного напряжения, необходимый для питания катушек возбуждения полюсов ротора, подключен к последним через кольца на роторе и подвижные щеточные контакты (Кузнецов М. И. Основы электротехники / М.И. Кузнецов. - М.: Высшая школа, 1964. - С. 333-334).
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 в следствие наличия подвижных щеточных контактов для подачи питающего постоянного напряжения.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является шаговый двигатель, содержащий ротор, на котором расположены постоянные магниты, выполняющие функцию полюсов, и статор, на котором расположены отдельные катушки. Каждая катушка связана с изолированным источником постоянного напряжения и с системой управления. Питание постоянным током подается на каждую катушку отдельно, причем поочередно с помощью системы управления, что обеспечивает шаговое движение ротора и его фиксацию при обесточенных обмотках возбуждения. Количество катушек зависит от шага двигателя (Емельянов А. В. Шаговые двигатели: учеб. пособие / А.В. Емельянов, А.Н. Шилин. - Волгоград: ВолгГТУ, 2005. - С.6, рис. 2, 3).
Основными недостатками этого устройства являются отсутствие выработки напряжения достаточной величины ввиду обеспечения движения ротора только при поступлении извне постоянного напряжения от изолированного источника на катушки в определенной последовательности, что связано с дополнительным расходом электроэнергии.
Представленное изобретение решает техническую проблему выработки повышенного значения напряжения при отсутствии использования дополнительного источника постоянного напряжения и системы управления, подающей напряжение на катушки, без значительного усложнения конструкции двигателя.
Решение этой технической проблемы достигается тем, что в источнике постоянного тока, выполненном на синхронном шаговом двигателе, с повышенным напряжением, содержащем ротор, на котором расположены постоянные магниты, выполняющие функцию полюсов, и статор, на котором расположены катушки, согласно изобретению, ротор выполнен принудительно вращающимся внешним источником механической энергии для наведения в катушках переменного напряжения. Количество катушек на статоре четное и в три раза больше, чем количество полюсов на роторе. Концы диаметрально расположенных катушек соединены между собой, начала нечетных катушек подключены ко входу трехфазного выпрямительного моста, а начала четных катушек объединены между собой.
Обеспечение возможности исключения дополнительного источника питания для катушек и системы управления, подающей напряжение на катушки, обусловлено тем, что на катушках в генераторном режиме от вращения постоянных магнитов, находящихся на роторе, наводится ЭДС, которая снимается с них прямо на вход трехфазного выпрямительного моста при последовательном, встречном, соединении концов диаметрально расположенных катушек, что позволяет суммировать генерируемые напряжения.
Оптимальное количество катушек на статоре, четное и в три раза больше, чем количество полюсов на роторе, это позволяет иметь повышенное напряжение и трехфазную систему напряжения.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 приведена схема расположения постоянных магнитов на роторе и обмоток возбуждения на статоре; на фиг. 2 - принципиальная схема источника постоянного тока, выполненного на синхронном шаговом двигателе, с повышенным напряжением, и трехфазного выпрямительного моста; на фиг. 3 - графики зависимости генерируемого напряжения на катушках от времени; на фигуре - 4 графики зависимости суммируемого генерируемого напряжения на катушках от времени при последовательном соединении; на фиг. 5 - графики работы трехфазного выпрямительного моста; на фиг. 6 - графики зависимости выпрямленного напряжения на нагрузке при последовательном соединении катушек.
Кроме того, на чертеже использованы следующие обозначения:
- L1 - L6 - катушки;
- N - северный полюс постоянного магнита;
- S - южный полюс постоянного магнита;
- 
- начало катушки;
- Р - ротор;
- С - статор;
- R - нагрузка;
- u - переменное напряжение;
- U - выпрямленной напряжение;
- t - время;
- D1-D6 - диоды трехфазного выпрямительного моста.
Источник постоянного тока, выполненный на синхронном шаговом двигателе, с повышенным напряжением, содержит ротор, на котором расположены постоянные магниты, выполняющие функцию полюсов, и статор, на котором расположены катушки. Ротор выполнен принудительно вращающимся внешним источником механической энергии для наведения в катушках переменного напряжения. Количество катушек на статоре четное и в три раза больше, чем количество полюсов на роторе. Концы диаметрально расположенных катушек соединены между собой. Начала нечетных катушек подключены ко входу трехфазного выпрямительного моста, а начала четных катушек объединены между собой.
Пример выполнения предлагаемого устройства, содержащего три пары катушек, соединенных последовательно, одну пару полюсов, и выпрямительного трехфазного моста.
Источник постоянного тока, выполненный на синхронном шаговом двигателе, с повышенным напряжением, содержит ротор 1 (Р), на котором расположены постоянный магнит 2, выполняющий функцию полюсов, и статор 3 (С), на котором расположены катушки 4 (L1), являющаяся четной, 5 (L2), являющаяся нечетной, 6 (L3), являющаяся четной, 7 (L4), являющаяся нечетной, 8 (L5), являющаяся четной, 9 (L6), являющаяся нечетной (фиг. 1). Ротор 1 выполнен принудительно вращающимся внешним источником механической энергии (на чертеже не показан) для наведения в катушках 4 (L1), 5 (L2), 6 (L3), 7 (L4), 8 (L5), 9 (L6) переменного напряжения.
Таким образом, количество катушек на статоре 6 четное и в три раз больше, чем количество полюсов на роторе 1.
Катушки 4 (L1) и 7 (L4) расположены на статоре 3 диаметрально. Концы диаметрально расположенных четной катушки 4 (L1) и нечетной катушки 7 (L4) соединены между собой. Катушки 8 (L5) и 5 (L2) и расположены на статоре 3 диаметрально. Концы диаметрально расположенных четной катушки 8 (L5) и нечетной катушки 5 (L2) соединены между собой. Катушки 6 (L3) и 9 (L6) расположены на статоре 3 диаметрально. Концы диаметрально расположенных четной катушки 6 (L3) и нечетной катушки 9 (L6) соединены между собой.
Начало нечетной катушки 7 (L4) подключено к входу 10 трехфазного выпрямительного моста, начало нечетной катушки 5 (L2) подключено к входу 11 трехфазного выпрямительного моста, начало нечетной катушки 9 (L6) подключено к входу 12 трехфазного выпрямительного моста.
Начала четных катушек 4 (L1), 8 (L5), 6 (L3) объединены между собой.
Вход 10 трехфазного выпрямительного моста связан с диодами 13 (D1) и 14 (D2) трехфазного выпрямительного моста. Вход 11 трехфазного выпрямительного моста связан с диодами 15 (D3) и 16 (D4) трехфазного выпрямительного моста. Вход 12 трехфазного выпрямительного моста связан с диодами 17 (D5) и 18 (D6) трехфазного выпрямительного моста. Выход 19 выпрямительного моста подключен к входу нагрузки 20 (R), а выход 21 выпрямительного моста подключен к выходу нагрузки 20 (R) (фиг. 2).
Источник постоянного тока, выполненный на синхронном шаговом двигателе, с повышенным напряжением работает следующим образом.
При вращении ротора 1 находящийся на нем постоянный магнит 2 с одной парой полюсов на катушках 4 (L1), 5 (L2), 6 (L3), 7 (L4), 8 (L5), 9 (L6) создает переменное напряжение (фиг. 3). При встречном соединения попарно катушек 4 (L1) и 7 (L4), 8 (L5) и 5 (L2), 6 (L3) и 9 (L6) между собой происходит сложение выработанного напряжения. При подаче на входы 10, 11, 12 выпрямительного моста в момент времени t1 (фиг. 5) открыты диоды 13 (D1) и 18 (D6), в момент времени t2 диод 18 (D6) закрывается, а диоды 13 (D1) и 14 (D2) открыты, в момент времени t3 диод 13 (D1) закрывается, а диоды 14 (D2) и 15 (D3) открыты, в момент времени t4 диод 14 (D2) закрывается, а диоды 15 (D3) и 16 (D4) открыты, в момент времени t5 диод 15 (D3) закрывается, а диоды 16 (D4) и 17 (D5) открыты, в момент времени t6 диод 16 (D4) закрывается, а диоды 17 (D5) и 18 (D6) открыты, в момент времени t7 как и в момент времени t1 диод 17 (D5) закрывается, а диоды 18 (D6) и 13 (D1) открыты. В дальнейшем идет повторение работы трехфазного выпрямительного моста. С выходов трехфазного выпрямительного моста преобразованное напряжение проходит через нагрузку 20 (R), подключенную через выход 19 и выход 21 (фиг. 6).
Таким образом, предложенное устройство способно генерировать повышенное напряжение без использования дополнительного источника постоянного напряжения и системы управления, подающей напряжение на катушки при последовательном и встречном соединении групп катушек, когда происходит суммирование генерируемого напряжения и увеличение генерируемой мощности, причем малый коэффициент пульсации достигается за счет использования трехфазного выпрямительного моста.
Claims (1)
- Источник постоянного тока, выполненный на синхронном шаговом двигателе, с повышенным напряжением, содержащий ротор, на котором расположены постоянные магниты, выполняющие функцию полюсов, и статор, на котором расположены катушки, отличающийся тем, что ротор выполнен принудительно вращающимся внешним источником механической энергии для наведения в катушках переменного напряжения, при этом количество катушек на статоре четное и в три раза больше, чем количество полюсов на роторе, концы диаметрально расположенных катушек соединены между собой, начала нечетных катушек подключены к входу трехфазного выпрямительного моста, а начала четных катушек объединены между собой.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017113494A RU2674466C2 (ru) | 2017-04-18 | 2017-04-18 | Источник постоянного тока, выполненный на синхронном шаговом двигателе, с повышенным напряжением |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017113494A RU2674466C2 (ru) | 2017-04-18 | 2017-04-18 | Источник постоянного тока, выполненный на синхронном шаговом двигателе, с повышенным напряжением |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2017113494A RU2017113494A (ru) | 2018-10-18 |
| RU2017113494A3 RU2017113494A3 (ru) | 2018-10-18 |
| RU2674466C2 true RU2674466C2 (ru) | 2018-12-11 |
Family
ID=63863633
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017113494A RU2674466C2 (ru) | 2017-04-18 | 2017-04-18 | Источник постоянного тока, выполненный на синхронном шаговом двигателе, с повышенным напряжением |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2674466C2 (ru) |
Citations (6)
| 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 |
| SU1234925A1 (ru) * | 1984-03-29 | 1986-05-30 | Рижское Высшее Военно-Политическое Краснознаменное Училище Им.Бирюзова С.С. | Бесконтактный 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 |
| RU2303849C1 (ru) * | 2005-11-01 | 2007-07-27 | Василий Васильевич Шкондин | Бесколлекторный синхронный генератор с постоянными магнитами |
-
2017
- 2017-04-18 RU RU2017113494A patent/RU2674466C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| 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 |
| SU1234925A1 (ru) * | 1984-03-29 | 1986-05-30 | Рижское Высшее Военно-Политическое Краснознаменное Училище Им.Бирюзова С.С. | Бесконтактный 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 |
| RU2303849C1 (ru) * | 2005-11-01 | 2007-07-27 | Василий Васильевич Шкондин | Бесколлекторный синхронный генератор с постоянными магнитами |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2017113494A (ru) | 2018-10-18 |
| RU2017113494A3 (ru) | 2018-10-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20140368075A1 (en) | Permanent magnet synchronous machines with magnetic flux regulation | |
| TWM589390U (zh) | 動力發電機組 | |
| RU2437201C1 (ru) | Бесконтактная электрическая машина с аксиальным возбуждением | |
| RU2719685C1 (ru) | Статор электродвигателя | |
| 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 | |
| RU2414039C1 (ru) | Модульная синхронная электрическая машина | |
| RU177488U1 (ru) | Однофазный синхронно-шаговый генератор переменного напряжения | |
| RU178636U1 (ru) | Регулируемый источник постоянного тока | |
| RU2332773C1 (ru) | Автономный бесконтактный синхронный генератор | |
| RU179619U1 (ru) | Регулируемый источник постоянного напряжения | |
| RU177489U1 (ru) | Однофазный генератор переменного напряжения, выполненный на вентильном двигателе | |
| RU2667660C1 (ru) | Синус-косинусный двухфазный генератор | |
| RU2680147C1 (ru) | Способ стабилизации напряжения генератора с изменяющейся частотой вращения вала и комбинированным возбуждением | |
| RU2684167C2 (ru) | Источник постоянного напряжения повышенной мощности с малым коэффициентом пульсации | |
| RU2414791C1 (ru) | Модульная электрическая машина | |
| RU2414790C1 (ru) | Синхронная электрическая машина с модулированной мдс якоря | |
| RU175895U9 (ru) | Кольцевая обмотка якоря электрической машины | |
| KR20190109721A (ko) | 자계로부터 벗어날 때만 발전하는 교류 발전기 | |
| TWI704748B (zh) | 動力發電機組 | |
| RU203289U1 (ru) | Генератор переменного тока с обратной связью | |
| RU203008U1 (ru) | Улучшенный генератор переменного тока с обратной связью | |
| RU2436221C1 (ru) | Бесконтактная магнитоэлектрическая машина с аксиальным возбуждением | |
| RU200394U1 (ru) | Вентильный электродвигатель | |
| RU180945U1 (ru) | Магнитоэлектрический микродвигатель |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190419 |