RU2752389C1 - Magnetoelectric generator - Google Patents

Magnetoelectric generator Download PDF

Info

Publication number
RU2752389C1
RU2752389C1 RU2020138954A RU2020138954A RU2752389C1 RU 2752389 C1 RU2752389 C1 RU 2752389C1 RU 2020138954 A RU2020138954 A RU 2020138954A RU 2020138954 A RU2020138954 A RU 2020138954A RU 2752389 C1 RU2752389 C1 RU 2752389C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
insulated
permanent magnets
conductors
axis
Prior art date
Application number
RU2020138954A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Семенович Стребков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ)
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 научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ)
Priority to RU2020138954A priority Critical patent/RU2752389C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2752389C1 publication Critical patent/RU2752389C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G6/00—Devices for producing mechanical power from solar energy
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/46—Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering, in particular to electric machines with permanent magnets and solar modules. In the proposed magnetoelectric generator containing a rotor with an axis of rotation with two sliding contacts and permanent magnets, the rotor is made in the form of a cylinder made of an electrically insulating material, “x” sections of “y” insulated flat double ribbon conductors are fixed parallel to its axis on the cylindrical surface of the rotor, the planes of which are perpendicular to the plane of the axial section of the rotor, each insulated flat double ribbon conductor in the section consists of two flat ribbon conductors isolated from each other, connected in series, located parallel to each other in the same plane and installed in close contact between the ends of permanent magnets that are oriented with respect to each other by opposite pairs of poles, all “y” insulated flat double ribbon conductors in “x” sections are connected in series and form the electric winding of the rotor, the terminals of the electric winding of the rotor are connected to sliding contacts installed around the axis of the rotor at its end.EFFECT: invention provides more complete use of the magnetic field energy and reduces energy losses on the resistance of sliding contacts by increasing the voltage, reducing the distance between the poles of permanent magnets and reducing the thickness of insulated ribbon conductors.2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим машинам с постоянными магнитами и солнечными модулями.The invention relates to electrical engineering, in particular to electric machines with permanent magnets and solar modules.

Известен электромагнитный генератор Фарадея, содержащий электропроводящий ротор, который приводится во вращение между полюсами постоянного магнита и двух скользящих контактов, которые расположены на торцах ротора (Суханов Л.А., Сафиуллина Р.К., Бобков Ю.А. Электрические униполярные машины. М., ВНИИЭМ, 1964, С. 8-12). Магнитный генератор Фарадея является обратимой электрической машиной, при подаче напряжения на скользящие контакты магнитный генератор превращается в магнитный двигатель Фарадея. Известный магнитный генератор имеет равномерное не изменяющееся во время работы магнитное поле в роторе, что снижает потери на вихревые токи и ЭДС самоиндукции. Known electromagnetic Faraday generator containing an electrically conductive rotor, which is driven into rotation between the poles of a permanent magnet and two sliding contacts, which are located at the ends of the rotor (Sukhanov LA, Safiullina RK, Bobkov YA Electric unipolar machines. M ., VNIIEM, 1964, S. 8-12). The Faraday magnetic generator is a reversible electrical machine, when voltage is applied to the sliding contacts, the magnetic generator turns into a Faraday magnetic motor. The known magnetic generator has a uniform magnetic field that does not change during operation in the rotor, which reduces losses for eddy currents and EMF of self-induction.

Недостатком известного электромагнитного генератора являются большой ток и низкое напряжение генератора, что приводит к потерям электрической энергии в скользящих контактах и проводах.The disadvantage of the known electromagnetic generator is the high current and low voltage of the generator, which leads to losses of electrical energy in sliding contacts and wires.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности преобразования магнитной энергии в электрическую и КПД магнитоэлектрического генератора.The objective of the present invention is to improve the efficiency of converting magnetic energy into electrical energy and the efficiency of the magnetoelectric generator.

Технический результат заключается в более полном использовании энергии магнитного поля и снижении потерь энергии на сопротивлении скользящих контактов за счёт увеличения напряжения, уменьшения расстояния между полюсами постоянных магнитов и уменьшения толщины изолированных ленточных проводников.The technical result consists in a more complete use of the energy of the magnetic field and a decrease in energy losses on the resistance of sliding contacts due to an increase in voltage, a decrease in the distance between the poles of permanent magnets and a decrease in the thickness of the insulated tape conductors.

Технический результат достигается тем, что в магнитоэлектрическом генераторе, содержащем ротор с осью вращения с двумя скользящими контактами и постоянные магниты, согласно изобретению, ротор выполнен в виде цилиндра из электроизоляционного материала, на цилиндрической поверхности ротора параллельно его оси закреплены n секций из m изолированных плоских двойных ленточных проводников, плоскости которых перпендикулярны плоскости осевого сечения ротора, каждый изолированный плоский двойной ленточный проводник в секции состоит из двух изолированных друг от друга плоских ленточных проводников, соединенных последовательно и расположенных параллельно друг к другу в одной плоскости, и установленных в плотном контакте между торцами постоянных магнитов, которые ориентированы по отношению друг к другу противоположными парами полюсов, ширина a и длина l каждого постоянного магнита равна ширине a и длине l плоского двойного ленточного проводника с соотношением ширины a плоского двойного ленточного проводника к его толщине b, равного а/b = 10 – 100, все m изолированных плоских двойных ленточных проводников в n секциях соединены последовательно и образуют электрическую обмотку ротора, выводы электрической обмотки ротора присоединены к скользящим контактам, установленным вокруг оси ротора на его торце.The technical result is achieved by the fact that in a magnetoelectric generator containing a rotor with an axis of rotation with two sliding contacts and permanent magnets, according to the invention, the rotor is made in the form of a cylinder of an electrically insulating material, on the cylindrical surface of the rotor parallel to its axis, n sections of m isolated flat double strip conductors, the planes of which are perpendicular to the plane of the axial section of the rotor, each insulated flat double strip conductor in the section consists of two flat strip conductors isolated from each other, connected in series and located parallel to each other in one plane, and installed in tight contact between the ends of the constants magnets that are oriented with respect to each other by opposite pairs of poles, the width a and the length l of each permanent magnet is equal to the width a and the length l of the flat double tape conductor with the ratio of the width a of the flat double tape conductor to its thickness b, equal to a / b = 10 - 100, all m insulated flat double tape conductors in n sections are connected in series and form an electric rotor winding, the terminals of the electric rotor winding are connected to sliding contacts installed around the rotor axis at its end.

В другом варианте магнитоэлектрического генератора двойные ленточные проводники выполнены из меди толщиной b = 0,05 – 5 мм.In another version of the magnetoelectric generator, double tape conductors are made of copper with a thickness of b = 0.05 - 5 mm.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется фиг. 1, 2, 3, 4, где на фиг. 1 представлена общая схема магнитоэлектрического генератора.The essence of the invention is illustrated in FIG. 1, 2, 3, 4, where in FIG. 1 shows a general diagram of a magnetoelectric generator.

На фиг. 2 – поперечное сечение секции магнитоэлектрического генератора.FIG. 2 is a cross-section of a section of a magnetoelectric generator.

На фиг. 3 – осевое сечение секции магнитоэлектрического генератора.FIG. 3 is an axial section of a section of a magnetoelectric generator.

На фиг. 4 – направление токов и вектора магнитной индукции в изолированных ленточных проводниках магнитоэлектрического генератора.FIG. 4 - the direction of the currents and the vector of magnetic induction in the insulated tape conductors of the magnetoelectric generator.

Магнитоэлектрический генератор на фиг. 1 содержит пластиковый цилиндрический ротор 1 с металлической осью вращения 2 и скользящими контактами 3, 4, установленные вокруг оси вращения 2 на концах ротора 1. На цилиндрической поверхности ротора 1 параллельно его оси 2 закреплены n секций 5 изолированных двойных ленточных проводников 6 шириной а и толщиной b соотношением ширины к толщине а/b = 10 – 100 и длиной l, равной длине ротора 1. The magnetoelectric generator in FIG. 1 contains a plastic cylindrical rotor 1 with a metal axis of rotation 2 and sliding contacts 3, 4, installed around the axis of rotation 2 at the ends of the rotor 1. On the cylindrical surface of the rotor 1 parallel to its axis 2, n sections 5 of insulated double tape conductors 6 of width a and thickness are fixed b the ratio of width to thickness a / b = 10 - 100 and length l equal to the length of the rotor 1.

На фиг. 2 плоскости изолированных двойных ленточных проводников 6 перпендикулярны плоскости осевого сечения ротора 1. Каждый изолированный двойной ленточный проводник 6 состоит из двух изолированных друг от друга с зазором d плоских ленточных проводников 7 и 8, расположенных рядом параллельно друг другу в одной плоскости. Каждый изолированный двойной ленточный проводник 6 размещён между торцами 9 двух прямоугольных магнитов 10 и 11 шириной а и длиной l, равными ширине а и длине l изолированного двойного ленточного проводника 6. Торцы 9 постоянных магнитов 10 и 11 размещены с двух сторон изолированного двойного ленточного проводника 6 и ориентированы по отношению друг к другу противоположными парами полюсов S и N. Таким образом, плоские ленточные проводники 7 и 8 в каждом изолированном двойном ленточном проводнике 6 размещены между торцами 9 магнитов 10 и 11 с противоположной полярностью полюсов S и N. Секции 5 между изолированными двойными ленточными проводниками 6 установлены с зазором С, равным ширине изоляции 12 между изолированными ленточными проводниками в соседних секциях.FIG. 2 planes of insulated double tape conductors 6 are perpendicular to the plane of the axial section of the rotor 1. Each insulated double tape conductor 6 consists of two insulated from each other with a gap d flat tape conductors 7 and 8, located side by side parallel to each other in the same plane. Each insulated double tape conductor 6 is placed between the ends 9 of two rectangular magnets 10 and 11 of width a and length l equal to the width a and length l of the insulated double tape conductor 6. The ends 9 of the permanent magnets 10 and 11 are located on both sides of the insulated double tape conductor 6 and are oriented relative to each other by opposite pairs of poles S and N. Thus, flat tape conductors 7 and 8 in each insulated double tape conductor 6 are placed between the ends 9 of magnets 10 and 11 with opposite polarity of poles S and N. Section 5 between insulated double tape conductors 6 are installed with a gap C equal to the width of the insulation 12 between the insulated tape conductors in adjacent sections.

На фиг. 3 все m изолированных плоских двойных ленточных проводников в секции 5 соединены последовательно перемычками по торцам постоянных магнитов, плоскости которых параллельны поперечному сечению ротора 1. Все n секций соединены последовательно перемычками 13 и образуют электрическую обмотку 14 ротора 1. Выводы 15 и 16 электрической обмотки 14 ротора 1 присоединены к скользящим контактам 3 и 4.FIG. 3, all m insulated flat double tape conductors in section 5 are connected in series by jumpers at the ends of permanent magnets, the planes of which are parallel to the cross-section of the rotor 1. All n sections are connected in series by jumpers 13 and form an electric winding 14 of the rotor 1. Conclusions 15 and 16 of the electric winding 14 of the rotor 1 are connected to sliding contacts 3 and 4.

На фиг. 4 векторы

Figure 00000001
1 и
Figure 00000001
2 магнитной индукции в двух рядом расположенных изолированных ленточных проводниках 7 и 8 направлены в противоположные стороны из-за разной полярности полюсов на торцах 9 постоянных магнитов 10 и 11. Вектор
Figure 00000002
скорости перемещения изолированных ленточных проводников 7 и 8 направлен по касательной к цилиндрической поверхности ротора 1 и ортогонален векторам
Figure 00000001
1 и
Figure 00000001
2. При вращении ротора 1 в изолированных ленточных проводниках 7 и 8 на электроны воздействует сила Лоренца
Figure 00000003
, которая ортогональна векторам
Figure 00000001
1 и
Figure 00000001
2 и равна векторному произведению векторов
Figure 00000002
и
Figure 00000001
, умноженному на заряд электрона q:FIG. 4 vectors
Figure 00000001
1 and
Figure 00000001
2 magnetic induction in two adjacent insulated tape conductors 7 and 8 are directed in opposite directions due to the different polarity of the poles at the ends 9 of the permanent magnets 10 and 11. Vector
Figure 00000002
the speed of movement of the insulated tape conductors 7 and 8 is directed tangentially to the cylindrical surface of the rotor 1 and is orthogonal to the vectors
Figure 00000001
1 and
Figure 00000001
2 . When the rotor 1 rotates in insulated tape conductors 7 and 8, the Lorentz force acts on the electrons
Figure 00000003
which is orthogonal to vectors
Figure 00000001
1 and
Figure 00000001
2 and is equal to the vector product of vectors
Figure 00000002
and
Figure 00000001
multiplied by the electron charge q:

Figure 00000004
= q[
Figure 00000002
•
Figure 00000001
1]
Figure 00000004
= q [
Figure 00000002
•
Figure 00000001
1 ]

Figure 00000005
= q[
Figure 00000002
•
Figure 00000001
2]
Figure 00000005
= q [
Figure 00000002
•
Figure 00000001
2 ]

q = 1.6 • 10-19 К.q = 1.6 • 10 -19 K.

Направление действия силы Лоренца определяется по «правилу левой руки». Силы Лоренца

Figure 00000004
и
Figure 00000005
направлены в противоположные стороны вдоль рядом расположенных изолированных ленточных проводников 7 и 8. При последовательном соединении m изолированных двойных ленточных проводников напряжение в секции в 2m раз превышает напряжение двойных ленточных проводников при их параллельном соединении. В электрической обмотке 14 ротора 1 напряжение на выводах 15 и 16 электрической обмотки 14 ротора 1 суммируется и в 2n • m раз превышает напряжение изолированных двойных ленточных проводников при их параллельном соединении и в 2n • m раз превышает напряжение в известном электромагнитном генераторе Фарадея, где n – число двойных последовательно соединенных секций 5 изолированных двойных ленточных проводников 6 в роторе 1.The direction of action of the Lorentz force is determined by the "left hand rule". Lorentz forces
Figure 00000004
and
Figure 00000005
directed in opposite directions along adjacent insulated tape conductors 7 and 8. When m insulated double tape conductors are connected in series, the voltage in the section is 2m times higher than the voltage of double tape conductors when they are connected in parallel. In the electrical winding 14 of the rotor 1, the voltage at the terminals 15 and 16 of the electrical winding 14 of the rotor 1 is summed up and is 2n • m times higher than the voltage of insulated double tape conductors when they are parallel connected and 2n • m times higher than the voltage in the known electromagnetic Faraday generator, where n - the number of double series-connected sections 5 of insulated double tape conductors 6 in the rotor 1.

При соединении выводов электрической обмотки 14 ротора 1 через скользящие контакты 3 и 4 с нагрузкой возникает электрический ток

Figure 00000006
, направление которого в изолированных ленточных проводниках 7 и 8 показано на фиг. 4 знаками ς – ток от наблюдателя, знаками ⁄ – ток в сторону наблюдателя.When connecting the terminals of the electric winding 14 of the rotor 1 through the sliding contacts 3 and 4 with the load, an electric current arises
Figure 00000006
, the direction of which in the insulated tape conductors 7 and 8 is shown in FIG. 4 signs ς - current from the observer, signs ⁄ - current towards the observer.

В электротехнике принято, что направление тока совпадает с направлением движения положительных зарядов. Сила Лоренца, действующая на электроны, противоположна направлению силы Лоренца, действующей на положительные заряды и на направление тока в изолированном ленточном проводнике.In electrical engineering, it is accepted that the direction of the current coincides with the direction of movement of positive charges. The Lorentz force acting on electrons is opposite to the direction of the Lorentz force acting on positive charges and on the direction of the current in the insulated tape conductor.

Величина силы Лоренца определяется по формулеThe magnitude of the Lorentz force is determined by the formula

Fл1 = qVB1sinα1,F l1 = qVB 1 sinα 1 ,

Fл2 = qVB2sinα2,F n2 = qVB 2 sinα 2

где α1 и α2 – угол между векторами

Figure 00000002
,
Figure 00000007
и
Figure 00000002
,
Figure 00000008
.where α 1 and α 2 is the angle between the vectors
Figure 00000002
,
Figure 00000007
and
Figure 00000002
,
Figure 00000008
...

В предложенном электромагнитном генераторе α1 = 90°, α2 = - 90° и Fл1 = - Fл2.In the proposed electromagnetic generator, α 1 = 90 °, α 2 = - 90 ° and F l1 = - F l2 .

Изолированные двойные ленточные проводники 6 имеют малую толщину ленточного проводника b = 0,05 ÷ 5 мм, находятся в плотном контакте с двух сторон с торцами 9 мощных постоянных редкоземельных магнитов 10 и 11 и экранированы от воздействия внешних магнитных полей других постоянных магнитов ротора 1. Зазор С равен ширине изоляции 12 между соседними двойными изолированными ленточными проводниками.Insulated double tape conductors 6 have a small thickness of the tape conductor b = 0.05 ÷ 5 mm, are in close contact on both sides with the ends of 9 powerful permanent rare earth magnets 10 and 11 and are shielded from external magnetic fields of other permanent magnets of the rotor 1. Gap C is equal to the width of the insulation 12 between adjacent double insulated tape conductors.

Магнитоэлектрический генератор работает следующим образом (фиг. 4). При вращении ротора 1, под воздействием магнитного поля полюсов на торцах 9 постоянных магнитов 10 и 11 на электроны в изолированных ленточных проводниках 7 и 8 действует сила Лоренца

Figure 00000009
, перпендикулярная вектору
Figure 00000001
магнитной индукции и вектору
Figure 00000002
скорости электрона в изолированном ленточном проводнике 5. Поскольку полярности постоянных магнитов и векторы
Figure 00000001
магнитной индукции в соседних ленточных проводниках 7 и 8 в изолированном двойном ленточном проводнике 6 противоположны, силы Лоренца в соседних изолированных ленточных проводниках 7 и 8 приводят к смещению электронов в противоположных направлениях. При последовательном соединении секций 5 изолированных ленточных проводников перемычками 13 напряжение на выводах 15 и 16 электрической обмотки 14 ротора 1 будет равно сумме напряжений, возникающих во всех изолированных ленточных проводниках 7 и 8. The magnetoelectric generator works as follows (Fig. 4). When the rotor 1 rotates, under the influence of the magnetic field of the poles at the ends 9 of the permanent magnets 10 and 11, the Lorentz force acts on the electrons in the insulated tape conductors 7 and 8
Figure 00000009
perpendicular to the vector
Figure 00000001
magnetic induction and vector
Figure 00000002
electron velocities in an insulated tape conductor 5. Since the polarities of permanent magnets and vectors
Figure 00000001
magnetic induction in adjacent tape conductors 7 and 8 in the insulated double tape conductor 6 are opposite, the Lorentz forces in the adjacent insulated tape conductors 7 and 8 lead to displacement of electrons in opposite directions. When the sections 5 of the insulated tape conductors are connected in series with jumpers 13, the voltage at the terminals 15 and 16 of the electric winding 14 of the rotor 1 will be equal to the sum of the voltages arising in all insulated tape conductors 7 and 8.

Электрическая энергия из электрической обмотки 14 ротора 1 через скользящие контакты 3 и 4 передаётся на нагрузку (на фиг. 1 не показана).The electrical energy from the electrical winding 14 of the rotor 1 is transmitted through the sliding contacts 3 and 4 to the load (not shown in Fig. 1).

Пример выполнения магнитоэлектрического генератора.An example of a magnetoelectric generator.

Магнитоэлектрический генератор на фиг. 1 имеет ротор 1 из стеклотекстолита диаметром 200 мм длиной 100 мм с осью вращения 2 из стали. На цилиндрической поверхности ротора 1 параллельно оси 2 закреплено n = 40 секций 5, каждая из которых состоит из трёх постоянных магнитов с двумя (n = 2) изолированными двойными ленточными проводниками 6 между ними. Размер постоянных магнитов 100 х 10 х 10 мм. Каждый магнит N52 имеет магнитную индукцию В = 1,45 Тл и максимальную энергию Внмакс = 400 кДж/м3. Размеры изолированных двойных ленточных проводников из меди 100 х 10 х 0,6 мм, ширина одного ленточного проводника из меди равна 4 мм, толщина b = 0,2 мм, толщина изоляции ленточного проводника со стороны торцов постоянных магнитов 0,2 мм. Зазор d между проводниками 7 и 8 в каждом двойном ленточном проводнике составляет 2 мм, зазор c между секциями 5 мм.The magnetoelectric generator in FIG. 1 has a rotor 1 made of fiberglass with a diameter of 200 mm and a length of 100 mm with an axis of rotation 2 made of steel. On the cylindrical surface of the rotor 1 parallel to the axis 2, n = 40 sections 5 are fixed, each of which consists of three permanent magnets with two (n = 2) insulated double tape conductors 6 between them. The size of the permanent magnets is 100 x 10 x 10 mm. Each magnet N52 has a magnetic induction B = 1.45 T and a maximum energy Bn max = 400 kJ / m 3 . The dimensions of the insulated double tape conductors made of copper are 100 x 10 x 0.6 mm, the width of one tape conductor made of copper is 4 mm, the thickness b = 0.2 mm, the thickness of the tape conductor insulation from the side of the ends of the permanent magnets is 0.2 mm. The gap d between conductors 7 and 8 in each double tape conductor is 2 mm, the gap c between the sections is 5 mm.

Диаметр контактных колец скользящих контактов 3 и 4 – 165 мм.The diameter of the slip rings of sliding contacts 3 and 4 is 165 mm.

Магнитоэлектрический генератор соединён с приводным двигателем (на фиг. 1 не показан). При скорости вращения ротора 1 электромагнитного генератора 3000 об/мин. напряжение на скользящих контактах 3 и 4 составляет 48 В, ток 2 А, электрическая мощность на нагрузке 96 Вт.The magnetoelectric generator is connected to a drive motor (not shown in Fig. 1). At the speed of rotation of the rotor 1 of the electromagnetic generator 3000 rpm. the voltage on sliding contacts 3 and 4 is 48 V, the current is 2 A, the electric power at the load is 96 W.

Напряжение магнитоэлектрического генератора превышает напряжение известного электромагнитного генератора Фарадея в 2n • m раз, где n – число последовательно соединенных секций 5 изолированных двойных ленточных проводников 6 в электрической обмотке 14 ротора 1, а m – число двойных ленточных проводников в секции 5. В 2n • m раз снижается ток, протекающий через скользящие контакты 3 и 4 и в 4n2m 2 раз снижаются потери электрической энергии на сопротивлении скользящих контактов.The voltage of the magnetoelectric generator exceeds the voltage of the known electromagnetic Faraday generator by 2n • m times, where n is the number of series-connected sections 5 of insulated double tape conductors 6 in the electric winding 14 of the rotor 1, and m is the number of double tape conductors in section 5. In 2n • m times the current flowing through the sliding contacts 3 and 4 decreases and the loss of electrical energy on the resistance of the sliding contacts decreases 4n 2 m 2 times.

Магнитоэлектрический генератор имеет низкие потери на вихревые токи в немагнитном роторе из электроизоляционного материала и высокую эффективность использования энергии магнитного поля благодаря малой толщине двойных ленточных проводников в зазоре между торцами магнитов и высокой индукции редкоземельных магнитов.The magnetoelectric generator has low eddy current losses in a non-magnetic rotor made of electrical insulating material and high efficiency of using the magnetic field energy due to the small thickness of the double tape conductors in the gap between the ends of the magnets and the high induction of rare earth magnets.

Claims (2)

1. Магнитоэлектрический генератор, содержащий ротор с осью вращения с двумя скользящими контактами и постоянные магниты, отличающийся тем, что ротор выполнен в виде цилиндра из электроизоляционного материала, на цилиндрической поверхности ротора параллельно его оси закреплены n секций из m изолированных плоских двойных ленточных проводников, плоскости которых перпендикулярны плоскости осевого сечения ротора, каждый изолированный плоский двойной ленточный проводник в секции состоит из двух изолированных друг от друга плоских ленточных проводников, соединенных последовательно, расположенных параллельно друг к другу в одной плоскости и установленных в плотном контакте между торцами постоянных магнитов, которые ориентированы по отношению друг к другу противоположными парами полюсов, ширина a и длина L каждого постоянного магнита равна ширине a и длине L плоского двойного ленточного проводника с отношением ширины a плоского двойного ленточного проводника к его толщине b, равным а/b=10–100, все m изолированных плоских двойных ленточных проводников в n секциях соединены последовательно и образуют электрическую обмотку ротора, выводы электрической обмотки ротора присоединены к скользящим контактам, установленным вокруг оси ротора на его торце.1. A magnetoelectric generator containing a rotor with an axis of rotation with two sliding contacts and permanent magnets, characterized in that the rotor is made in the form of a cylinder of electrically insulating material, n sections of m isolated flat double tape conductors are fixed on the cylindrical surface of the rotor parallel to its axis, the plane which are perpendicular to the plane of the axial section of the rotor, each insulated flat double ribbon conductor in the section consists of two flat ribbon conductors isolated from each other, connected in series, located parallel to each other in one plane and installed in tight contact between the ends of the permanent magnets, which are oriented along in relation to each other by opposite pairs of poles, the width a and the length L of each permanent magnet is equal to the width a and the length L of the flat double tape conductor with the ratio of the width a of the flat double tape conductor to its thickness b, equal to a / b = 10–100, all m insulated flat double tape conductors in n sections are connected in series and form an electric rotor winding, the rotor electric winding leads are connected to sliding contacts installed around the rotor axis at its end. 2. Магнитоэлектрический генератор по п. 1, отличающийся тем, что двойные ленточные проводники выполнены из меди толщиной b=0,05–5 мм. 2. The magnetoelectric generator according to claim 1, characterized in that the double tape conductors are made of copper with a thickness of b = 0.05–5 mm.
RU2020138954A 2020-11-27 2020-11-27 Magnetoelectric generator RU2752389C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020138954A RU2752389C1 (en) 2020-11-27 2020-11-27 Magnetoelectric generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020138954A RU2752389C1 (en) 2020-11-27 2020-11-27 Magnetoelectric generator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2752389C1 true RU2752389C1 (en) 2021-07-27

Family

ID=76989591

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020138954A RU2752389C1 (en) 2020-11-27 2020-11-27 Magnetoelectric generator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2752389C1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7188403B2 (en) * 2004-01-13 2007-03-13 Asmo Co., Ltd. Manufacturing method of armature comprising core constituted by assembling split core members
RU2414797C1 (en) * 2010-02-25 2011-03-20 Владимир Михайлович Чернухин Salient-pole commutator magnetoelectric machine

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7188403B2 (en) * 2004-01-13 2007-03-13 Asmo Co., Ltd. Manufacturing method of armature comprising core constituted by assembling split core members
RU2414797C1 (en) * 2010-02-25 2011-03-20 Владимир Михайлович Чернухин Salient-pole commutator magnetoelectric machine

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Суханов Л.А., Сафиуллина Р.К., Бобков Ю.А. Электрические униполярные машины. М., ВНИИЭМ, 1964, С. 8-12. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2391761C1 (en) Commutator-free dc motor
RU2752389C1 (en) Magnetoelectric generator
CN110572004B (en) Permanent magnet reluctance linear motor
RU2609524C1 (en) Multiphase motor-generator with magnetic rotor
CN110120732B (en) Induction tandem type brushless excitation motor
CN110138161B (en) External disk motor with barrier stator
US9742252B2 (en) Magnetic electricity generator
RU2641652C1 (en) Unipolar generator
RU2359392C1 (en) Commutator machine with polar armature
RU2789536C1 (en) Device for magnetization of multipole stator magnets
CN107453585A (en) For the method and its realization device of collection and the conversion of handing over mutation magnetic field energy
RU2286642C2 (en) Direct-current inductor motor
SU307467A1 (en) DC ELECTRIC MACHINE
RU2510122C1 (en) Method to develop electrodynamic traction
RU2784485C1 (en) Inductor for magnetization of multi-pole cylindrical magnets
RU207287U1 (en) Linear Axial Reciprocating Generator
RU2779449C1 (en) Inductor for magnetization of multi-pole rotor magnets
RU2785757C1 (en) Inductor for magnetising multipole magnets
RU2751789C1 (en) Solar electromagnetic motor (options)
RU187862U1 (en) MAGNETO-HYDRODYNAMIC GENERATOR OPERATING ON SEA WATER
RU2414797C1 (en) Salient-pole commutator magnetoelectric machine
RU2396678C1 (en) Unipolar machine with cylindrical rotor without sliding contacts
RU2566099C1 (en) Multiturn unipolar machine without sliding contacts
WO2022130008A1 (en) Magnetic motor
RU2420850C1 (en) Dc machine with fixed collector