RU2763044C1 - Трехвходовая аксиально-радиальная электрическая машина-генератор - Google Patents
Трехвходовая аксиально-радиальная электрическая машина-генератор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2763044C1 RU2763044C1 RU2021109027A RU2021109027A RU2763044C1 RU 2763044 C1 RU2763044 C1 RU 2763044C1 RU 2021109027 A RU2021109027 A RU 2021109027A RU 2021109027 A RU2021109027 A RU 2021109027A RU 2763044 C1 RU2763044 C1 RU 2763044C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- exciter
- magnetic circuit
- armature
- winding
- grooves
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F30/00—Fixed transformers not covered by group H01F19/00
- H01F30/06—Fixed transformers not covered by group H01F19/00 characterised by the structure
- H01F30/12—Two-phase, three-phase or polyphase transformers
- H01F30/14—Two-phase, three-phase or polyphase transformers for changing the number of phases
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K19/00—Synchronous motors or generators
- H02K19/16—Synchronous generators
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
- H02M5/02—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc
- H02M5/04—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters
- H02M5/10—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using transformers
- H02M5/14—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using transformers for conversion between circuits of different phase number
-
- 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
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электротехнике, в частности к электромеханическим преобразователям энергии, и может быть использовано, например, в качестве преобразователя кинетической энергии ветра, преобразованной ветроколесом в механическую энергию вращения, подаваемой на механический вход машины, световой энергии Солнца, преобразованной фотоэлектрическим преобразователем в электроэнергию постоянного тока, одновременно подаваемой на ее световой вход, и тепловой энергии любого источника, одновременно подаваемой на ее тепловой вход, в суммарную электрическую энергию переменного тока. Технический результат - обеспечение возможности прямого преобразования тепловой энергии в электрическую с последующим суммированием механической энергии. Достигается тем, что в нижней части корпуса трехвходовой аксиально-радиальной электрической машины-генераторе установлен тепловой преобразователь, а постоянный аксиальный многополюсный магнит индуктора возбудителя выполнен с пазами, многосекционным, при этом в пазы между секциями постоянного аксиального многополюсного магнита индуктора возбудителя уложена дополнительная обмотка возбуждения возбудителя, которая подключена к выходу теплового преобразователя. 2 ил.
Description
Изобретение относится к электротехнике, в частности к электромеханическим преобразователям энергии, и может быть использовано, например, в качестве преобразователя кинетической энергии ветра, преобразованной ветроколесом в механическую энергию вращения, подаваемой на механический вход машины, световой энергии Солнца, преобразованной фотоэлектрическими преобразователем в электроэнергию постоянного тока, одновременно подаваемой на ее световой вход, и тепловой энергии любого источника, одновременно подаваемой на ее тепловой вход, в суммарную электрическую энергию переменного тока.
Известен стабилизированный аксиально-радиальный генератор постоянного тока (патент РФ №2649913, авторы Кашин Я.М., Кашин А.Я., Князев А.С.), содержащий корпус, внутренний аксиальный магнитопровод с двумя активными торцовыми поверхностями, вал, закрепленный в подшипниковых узлах, возбудитель, основной генератор и регулятор напряжения, при этом возбудитель состоит из жестко закрепленного в корпусе индуктора и многофазной обмотки якоря возбудителя, уложенной в пазы внутреннего аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями, основной генератор состоит из однофазной обмотки возбуждения основного генератора, уложенной в пазы внутреннего аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями и подключенной через многофазный двухполупериодный выпрямитель к многофазной обмотке якоря возбудителя, и жестко закрепленного в корпусе бокового аксиального магнитопровода с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена многофазная обмотка якоря основного генератора, подключенная к выходному многофазному двухполупериодному выпрямителю, причем внутренний аксиальный магнитопровод с двумя активными торцовыми поверхностями жестко связан с валом посредством диска, при этом однофазная обмотка возбуждения основного генератора уложена в пазы внутреннего аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями со стороны бокового аксиального магнитопровода с многофазной обмоткой якоря основного генератора, многофазная обмотка якоря возбудителя уложена в пазы внутреннего аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями со стороны индуктора возбудителя, а регулятор напряжения содержит измеритель отклонений напряжения, предварительный усилитель, блок усиления мощности и силовую часть, при этом измеритель отклонений напряжения включен на выходное напряжение генератора. Индуктор возбудителя содержит постоянный аксиальный многополюсный магнит, вал выполнен полым, а в корпусе установлена неподвижная ось, расположенная соосно с полым валом, имеющим возможность вращения вокруг неподвижной оси, при этом неподвижная ось закреплена в подшипниковых узлах, установленных в полом валу, и жестко связана с корпусом одним концом, расположенным со стороны корпуса, на которой закреплен боковой аксиальный магнитопровод с многофазной обмоткой якоря основного генератора, а измеритель отклонений напряжения, предварительный усилитель, блок усиления мощности и силовая часть образуют электронный блок регулятора напряжения, при этом регулятор напряжения дополнительно содержит электромеханический узел, состоящий из радиального магнитопровода индуктора регулятора напряжения, жестко закрепленного на неподвижной оси, в пазы которого уложена однофазная обмотка возбуждения регулятора напряжения, подключенная к силовой части электронного блока, радиального магнитопровода якоря регулятора напряжения, в пазы которого уложена многофазная обмотка якоря регулятора напряжения, и управляющей однофазной обмотки регулятора напряжения, подключенной через многофазный двухполупериодный выпрямитель к многофазной обмоткой якоря регулятора напряжения и уложенной в пазы внутреннего аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями со стороны бокового аксиального магнитопровода с многофазной обмоткой якоря основного генератора, при этом радиальный магнитопровод якоря регулятора напряжения установлен на внутренней поверхности полого вала таким образом, что создаваемый однофазной обмоткой возбуждения регулятора напряжения магнитный поток направлен вдоль радиуса радиального магнитопровода якоря регулятора напряжения с многофазной обмоткой якоря регулятора напряжения.
Однако, известная из пат. РФ №2649913 электрическая машина не может суммировать энергию разного вида (механическую и световую), поступающую от двух различных источников с одновременным преобразованием полученной суммарной энергии в электрическую энергию, так как имеет только один вход: механический вход - вал ротора. Это ограничивает область его применения, так как не позволяет получать дополнительную электроэнергию в районах, где интенсивность светового излучения высока.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и принятым авторами за прототип является двухвходовая ветро-солнечная аксиально-радиальная электрическая машина-генератор (патент РФ №2688211, авторы Кашин Я.М., Князев А.С.), содержащая корпус, неподвижную ось, полый вал, закрепленный в корпусе в подшипниковых узлах, внутренний аксиальный магнитопровод с двумя активными торцовыми поверхностями, возбудитель, состоящий из жестко закрепленного в корпусе постоянного аксиального многополюсного магнита и многофазной обмотки якоря возбудителя, уложенной в пазы внутреннего аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями, и основной генератор, состоящий из основной однофазной обмотки возбуждения основного генератора, уложенной в пазы внутреннего аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями и подключенной через первый многофазный двухполупериодный выпрямитель к многофазной обмотке якоря возбудителя, и жестко закрепленного в корпусе бокового аксиального магнитопровода с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена многофазная обмотка якоря основного генератора, причем внутренний аксиальный магнитопровод с двумя активными торцовыми поверхностями жестко связан с полым валом посредством диска, основная однофазная обмотка возбуждения основного генератора уложена в пазы внутреннего аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями со стороны бокового аксиального магнитопровода с многофазной обмоткой якоря основного генератора, многофазная обмотка якоря возбудителя уложена в пазы внутреннего аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями со стороны индуктора возбудителя, а неподвижная ось расположена соосно с полым валом, имеющим возможность вращения вокруг неподвижной оси, закреплена в подшипниковых узлах, установленных в полом валу, и жестко связана с корпусом одним концом, расположенным со стороны корпуса, на которой закреплен боковой аксиальный магнитопровод с многофазной обмоткой якоря основного генератора. В верхней части корпуса электрической машины установлен фотоэлектрический преобразователь, а в корпусе дополнительно установлен подвозбудитель, состоящий из радиального магнитопровода индуктора подвозбудителя, жестко закрепленного на неподвижной оси, в пазы которого уложена однофазная обмотка возбуждения подвозбудителя, подключенная к фотоэлектрическому преобразователю, радиального магнитопровода якоря подвозбудителя, в пазы которого уложена многофазная обмотка якоря подвозбудителя, и дополнительной однофазной обмотки возбуждения основного генератора, подключенной через второй многофазный двухполупериодный выпрямитель к многофазной обмотке якоря подвозбудителя и уложенной в пазы внутреннего аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями со стороны бокового аксиального магнитопровода с многофазной обмоткой якоря основного генератора, при этом радиальный магнитопровод якоря подвозбудителя установлен на внутренней поверхности полого вала таким образом, что создаваемый однофазной обмоткой возбуждения подвозбудителя магнитный поток направлен вдоль радиуса радиального магнитопровода якоря подвозбудителя с многофазной обмоткой якоря подвозбудителя.
Однако, известная из пат. РФ №2688211 электрическая машина не может суммировать энергию (механическую, световую и тепловую), поступающую от трех различных источников с одновременным преобразованием полученной суммарной энергии в электрическую энергию, так как имеет только один источник прямого преобразования энергии - фотоэлектрический преобразователь, и только два входа: механический вход - вал ротора, и световой вход - фотоэлектрический преобразователь, выход которого подключен к однофазной обмотке возбуждения подвозбудителя. Это ограничивает область ее применения: не позволяет получать дополнительную электроэнергию в районах, где интенсивность теплового излучения высока, а также не позволяет утилизировать тепловые потери машин и агрегатов, при работе которых неизбежно выделяется тепло.
Задачей изобретения является усовершенствование аксиально-радиальной электрической машины-генератора позволяющее расширить область ее применения.
Техническим результатом заявленного изобретения является обеспечение возможности прямого преобразования тепловой энергии в электрическую с последующим суммированием механической энергии (например, кинетической энергии ветра, преобразованной ветроколесом в механическую энергию вращения), световой энергии (например, энергии Солнца, преобразованной фотоэлектрическими преобразователями в электрическую энергию постоянного тока) и тепловой энергии (например, тепловой энергии Солнца или другого источника, преобразованной тепловым преобразователем в электрическую энергию постоянного тока) с одновременным преобразованием полученной суммарной энергии в электрическую энергию переменного тока.
Технический результат достигается тем, что в трехвходовой аксиально-радиальной электрической машине-генераторе, содержащей корпус, фотоэлектрический преобразователь, установленный в верхней части корпуса, неподвижную ось, полый вал, закрепленный в корпусе в подшипниковых узлах, внутренний аксиальный магнитопровод с двумя активными торцовыми поверхностями, возбудитель, основной генератор и подвозбудитель, при этом возбудитель состоит из жестко закрепленного в корпусе постоянного аксиального многополюсного магнита индуктора возбудителя и многофазной обмотки якоря возбудителя, уложенной в пазы внутреннего аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями, основной генератор состоит из основной однофазной обмотки возбуждения основного генератора, уложенной в пазы внутреннего аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями и подключенной через первый многофазный двухполупериодный выпрямитель к многофазной обмотке якоря возбудителя, и жестко закрепленного в корпусе бокового аксиального магнитопровода с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена многофазная обмотка якоря основного генератора, причем внутренний аксиальный магнитопровод с двумя активными торцовыми поверхностями жестко связан с полым валом посредством диска, основная однофазная обмотка возбуждения основного генератора уложена в пазы внутреннего аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями со стороны бокового аксиального магнитопровода с многофазной обмоткой якоря основного генератора, многофазная обмотка якоря возбудителя уложена в пазы внутреннего аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями со стороны индуктора возбудителя, а неподвижная ось расположена соосно с полым валом, имеющим возможность вращения вокруг неподвижной оси, закреплена в подшипниковых узлах, установленных в полом валу, и жестко связана с корпусом одним концом, расположенным со стороны корпуса, на которой закреплен боковой аксиальный магнитопровод с многофазной обмоткой якоря основного генератора, а подвозбудитель состоит из радиального магнитопровода индуктора подвозбудителя, жестко закрепленного на неподвижной оси, в пазы которого уложена однофазная обмотка возбуждения подвозбудителя, подключенная к фотоэлектрическому преобразователю, радиального магнитопровода якоря подвозбудителя, в пазы которого уложена многофазная обмотка якоря подвозбудителя, и дополнительной однофазной обмотки возбуждения основного генератора, подключенной через второй многофазный двухполупериодный выпрямитель к многофазной обмотке якоря подвозбудителя и уложенной в пазы внутреннего аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями со стороны бокового аксиального магнитопровода с многофазной обмоткой якоря основного генератора, при этом радиальный магнитопровод якоря подвозбудителя установлен на внутренней поверхности полого вала таким образом, что создаваемый однофазной обмоткой возбуждения подвозбудителя магнитный поток направлен вдоль радиуса радиального магнитопровода якоря подвозбудителя с многофазной обмоткой якоря подвозбудителя, при этом в нижней части корпуса устанавливают тепловой преобразователь, а постоянный аксиальный многополюсный магнит индуктора возбудителя выполняют с пазами, многосекционным, при этом в пазы между секциями постоянного аксиального многополюсного магнита индуктора возбудителя укладывают дополнительную однофазную обмотку возбуждения возбудителя, которую подключают к выходу теплового преобразователя.
Предлагаемое изобретение, выполняя функцию суммирования механической энергии (например, энергии ветра) и световой энергии (например, энергии Солнца, преобразованной фотоэлектрическим преобразователем в электрическую энергию постоянного тока), как и прототип, в тоже время в отличие от него позволяет расширить область его применения за счет дополнительного преобразования тепловой энергии (например, тепловой энергии Солнца или другого источника тепловой энергии) и суммирования ее с механической и световой энергией, с одновременным преобразованием полученной суммарной энергии в электрическую энергию переменного тока при одновременном сохранении высоких энергетических и массогабаритных показателей электрической машины-генератора в целом.
Прямое преобразование тепловой энергии в электрическую энергию достигается за счет того, что в нижней части корпуса устанавливают тепловой преобразователь, который непосредственно преобразует тепловую энергию в электрическую энергию постоянного тока.
Суммирование тепловой энергии (например, тепловой энергии Солнца или другого источника, преобразованной тепловым преобразователем в электрическую энергию постоянного тока) с механической энергией (например, кинетической энергии ветра, преобразованной ветроколесом в механическую энергию вращения) и световой энергией (например, энергии Солнца, преобразованной фотоэлектрическими преобразователями в электрическую энергию постоянного тока) достигается за счет выполнения постоянного аксиального многополюсного магнита индуктора возбудителя с пазами, многосекционным, укладки в пазы между секциями постоянного аксиального многополюсного магнита индуктора возбудителя дополнительной обмотки возбуждения возбудителя и подключения ее к выходу теплового преобразователя.
Напряжение постоянного тока, полученное путем преобразования тепловой энергии с выхода теплового преобразователя подается на дополнительную однофазную обмотку возбуждения возбудителя, подключенную к выходу теплового преобразователя. Под действием этого напряжения в дополнительной однофазной обмотке возбуждения возбудителя протекает электрический ток, который создает магнитный поток, направленный согласно с магнитным потоком, создаваемым постоянным многополюсным магнитом индуктора возбудителя. По принципу суперпозиции магнитных полей магнитные потоки, создаваемые дополнительной однофазной обмоткой возбуждения возбудителя и постоянным аксиальным многополюсным многосекционным магнитом индуктора возбудителя, суммируются. Суммарный магнитный поток пересекает обмотку якоря возбудителя, наводит в ней многофазную ЭДС, которая выпрямляется первым многофазным двухполупериодным выпрямителем и подается на основную однофазную обмотку возбуждения основного генератора. При этом в основной однофазной обмотке возбуждения основного генератора протекает электрический ток и создается магнитный поток.
Магнитный поток в дополнительной обмотке возбуждения основного генератора создается также, как и в прототипе. По принципу суперпозиции магнитных полей магнитные потоки, созданные токами, протекающими по основной и дополнительной однофазным обмоткам возбуждения основного генератора, суммируется. Этот суммарный магнитный поток пересекает витки многофазной обмотки якоря основного генератора и наводит в ней многофазную ЭДС, которая подается в сеть.
На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемой трехвходовой аксиально-радиальной электрической машины-генератора в разрезе, на фиг. 2 - ее электрическая схема.
Трехвходовая аксиально-радиальная электрическая машина-генератор содержит: корпус 1, фотоэлектрический преобразователь 14, установленный в верхней части корпуса 1, неподвижную ось 19, полый вал 20, закрепленный в корпусе в подшипниковых узлах 12 и 17, внутренний аксиальный магнитопровод 3 с двумя активными торцовыми поверхностями, основной генератор, возбудитель и подвозбудитель.
Возбудитель состоит из жестко закрепленного в корпусе 1 постоянного аксиального многополюсного многосекционного магнита 2, являющегося индуктором, и многофазной обмотки 4 якоря возбудителя, уложенной в пазы внутреннего аксиального магнитопровода 3 с двумя активными торцовыми поверхностями.
В пазы постоянного аксиального многополюсного многосекционного магнита 2 между секциями уложена дополнительная обмотка 24 возбуждения возбудителя.
Основной генератор состоит из основной однофазной обмотки 5 возбуждения основного генератора, уложенной в пазы внутреннего аксиального магнитопровода 3 с двумя активными торцовыми поверхностями и подключенной через первый многофазный (на фиг. 2 - девятифазный) двухполупериодный выпрямитель 13 к многофазной (на фиг. 2 - девятифазной) обмотке 4 якоря возбудителя, и жестко закрепленного в корпусе 1 бокового аксиального магнитопровода 16 с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена многофазная обмотка 15 якоря основного генератора.
Внутренний аксиальный магнитопровод 3 с двумя активными торцовыми поверхностями жестко связан с полым валом 20 посредством диска 21. Основная однофазная обмотка 5 возбуждения основного генератора уложена в пазы внутреннего аксиального магнитопровода 3 с двумя активными торцовыми поверхностями со стороны бокового аксиального магнитопровода 16 с одной активной торцовой поверхностью с многофазной обмоткой 15 якоря основного генератора, а многофазная обмотка 4 якоря возбудителя уложена в пазы внутреннего аксиального магнитопровода 3 с двумя активными торцовыми поверхностями со стороны индуктора возбудителя.
Неподвижная ось 19 расположена соосно с полым валом 20, имеющим возможность вращения вокруг неподвижной оси 19, закреплена в подшипниковых узлах 11 и 18, установленных в полом валу 19, и жестко связана с корпусом 1 одним концом, расположенным со стороны корпуса 1, на которой закреплен боковой аксиальный магнитопровод 16 с одной активной торцовой поверхностью с многофазной обмоткой 15 якоря основного генератора.
Подвозбудитель состоит из радиального магнитопровода 10 индуктора подвозбудителя, жестко закрепленного на неподвижной оси 19, в пазы которого уложена однофазная обмотка 9 возбуждения подвозбудителя, подключенная к фотоэлектрическому преобразователю 14, радиального магнитопровода 7 якоря подвозбудителя, в пазы которого уложена многофазная обмотка 8 якоря подвозбудителя, и дополнительной однофазной обмотки 6 возбуждения основного генератора, подключенной через второй многофазный двухполупериодный выпрямитель 22 к многофазной обмотке 8 якоря подвозбудителя и уложенной в пазы внутреннего аксиального магнитопровода 3 с двумя активными торцовыми поверхностями со стороны бокового аксиального магнитопровода 16 с многофазной обмоткой 15 якоря основного генератора,
Радиальный магнитопровод 7 якоря подвозбудителя установлен на внутренней поверхности полого вала 20 таким образом, что создаваемый однофазной обмоткой 9 возбуждения подвозбудителя магнитный поток направлен вдоль радиуса радиального магнитопровода 7 якоря подвозбудителя с многофазной обмоткой 8 якоря подвозбудителя.
В нижней части корпуса установлен тепловой преобразователь 23, к выходу которого подключена дополнительная обмотка 24 возбуждения возбудителя.
Трехвходовая аксиально-радиальная электрическая машина-генератор работает следующим образом.
Механическая энергия вращения поступает в машину-генератор от внешнего источника (например, ветроколеса) через полый вал 20, закрепленный в корпусе 1 машины-генератора в подшипниковых узлах 12 и 17.
Одновременно напряжение постоянного тока, полученное путем преобразования тепловой энергии с выхода теплового преобразователя (ТП) 23 подается на дополнительную однофазную обмотку 24 возбуждения возбудителя, подключенную к выходу ТП 24. Под действием этого напряжения в дополнительной однофазной обмотке 24 возбуждения возбудителя протекает электрический ток, который создает магнитный поток, направленный согласно с магнитным потоком, создаваемым постоянным многополюсным многосекционным магнитом 2 индуктора возбудителя. По принципу суперпозиции магнитных полей магнитные потоки, создаваемые дополнительной однофазной обмоткой 24 возбуждения возбудителя и постоянным аксиальным многополюсным многосекционным магнитом 2 индуктора возбудителя, суммируются.
При вращении полого вала 20 с установленым на его внутренней поверхности радиальным магнитопроводом 7 якоря подвозбудителя, в пазы которого уложена многофазная обмотка 8 якоря подвозбудителя, и внутренним аксиальным магнитопроводом 2 с многофазной обмоткой 4 якоря возбудителя, основной 5 и дополнительной 6 однофазными обмотками возбуждения основного генератора, жестко связанным с полым валом 20 посредством диска 21, суммарный магнитный поток, созданный постоянным аксиальным многополюсным многосекционным магнитом 2 индуктора возбудителя и электрическим током, протекающим в дополнительной однофазной обмотке 24 возбуждения возбудителя, пересекает многофазную обмотку 4 якоря возбудителя и наводит в ней многофазную ЭДС. Эта ЭДС выпрямляется первым многофазным двухполупериодным выпрямителем 13 и подается на основную однофазную обмотку 5 возбуждения основного генератора, уложенную в пазы внутреннего аксиального магнитопровода 3 с двумя активными торцовыми поверхностями со стороны бокового аксиального магнитопровода 16 с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена многофазная обмотка якоря 15 основного генератора. При этом в основной однофазной обмотке 5 возбуждения основного генератора протекает электрический ток и создается магнитный поток.
Одновременно напряжение постоянного тока, полученное путем преобразования световой энергии Солнца с фотоэлектрического преобразователя (ФЭП) 14 подается на однофазную обмотку 9 возбуждения подвозбудителя, подключенную к ФЭП 14 и уложенную в пазы радиального магнитопровода 10 индуктора подвозбудителя, жестко закрепленного на неподвижной оси 19, установленной в полом валу 20 и закрепленной в подшипниковых узлах 11 и 18. Под действием этого напряжения по однофазной обмотке 9 возбуждения подвозбудителя протекает электрический ток, создается магнитный поток, направленный вдоль радиуса жестко закрепленного на расположенной соосно с полым валом 20 неподвижной оси 19 радиального магнитопровода 7 якоря подвозбудителя, в пазы которого уложена многофазная обмотка 8 якоря подвозбудителя, пересекает ее и наводит в ней многофазную систему ЭДС. Эта ЭДС выпрямляется вторым многофазным двухполупериодным выпрямителем 22 и подается на дополнительную однофазную обмотку 6 возбуждения основного генератора, уложенную в пазы внутреннего аксиального магнитопровода 3 с двумя активными торцовыми поверхностями со стороны бокового аксиального магнитопровода 16 с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена многофазная обмотка 15 якоря основного генератора. Под действием этой ЭДС по дополнительной однофазной обмотке 6 возбуждения основного генератора протекает электрический ток, который создает магнитный поток.
По принципу суперпозиции магнитных полей магнитные потоки, созданные токами, протекающими по основной 5 и дополнительной 6 однофазным обмоткам возбуждения основного генератора, суммируется. Этот суммарный магнитный поток пересекает витки многофазной обмотки 15 якоря основного генератора и наводит в ней многофазную ЭДС, которая подается в сеть.
Таким образом, совокупность представленных признаков позволяет расширить область применения аксиально-радиальной электрической машины-генератора за счет дополнительного преобразования тепловой энергии (например, тепловой энергии Солнца или другого источника тепловой энергии) и суммирования ее с механической и световой энергией, с одновременным преобразованием полученной суммарной энергии в электрическую энергию постоянного тока.
Claims (1)
- Трехвходовая аксиально-радиальная электрическая машина-генератор, содержащая корпус, фотоэлектрический преобразователь, установленный в верхней части корпуса, неподвижную ось, полый вал, закрепленный в корпусе в подшипниковых узлах, внутренний аксиальный магнитопровод с двумя активными торцовыми поверхностями, возбудитель, основной генератор и подвозбудитель, при этом возбудитель состоит из жестко закрепленного в корпусе постоянного аксиального многополюсного магнита индуктора возбудителя и многофазной обмотки якоря возбудителя, уложенной в пазы внутреннего аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями, основной генератор состоит из основной однофазной обмотки возбуждения основного генератора, уложенной в пазы внутреннего аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями и подключенной через первый многофазный двухполупериодный выпрямитель к многофазной обмотке якоря возбудителя, и жестко закрепленного в корпусе бокового аксиального магнитопровода с одной активной торцовой поверхностью, в пазы которого уложена многофазная обмотка якоря основного генератора, причем внутренний аксиальный магнитопровод с двумя активными торцовыми поверхностями жестко связан с полым валом посредством диска, основная однофазная обмотка возбуждения основного генератора уложена в пазы внутреннего аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями со стороны бокового аксиального магнитопровода с многофазной обмоткой якоря основного генератора, многофазная обмотка якоря возбудителя уложена в пазы внутреннего аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями со стороны индуктора возбудителя, а неподвижная ось расположена соосно с полым валом, имеющим возможность вращения вокруг неподвижной оси, закреплена в подшипниковых узлах, установленных в полом валу, и жестко связана с корпусом одним концом, расположенным со стороны корпуса, на которой закреплен боковой аксиальный магнитопровод с многофазной обмоткой якоря основного генератора, а подвозбудитель состоит из радиального магнитопровода индуктора подвозбудителя, жестко закрепленного на неподвижной оси, в пазы которого уложена однофазная обмотка возбуждения подвозбудителя, подключенная к фотоэлектрическому преобразователю, радиального магнитопровода якоря подвозбудителя, в пазы которого уложена многофазная обмотка якоря подвозбудителя, и дополнительной однофазной обмотки возбуждения основного генератора, подключенной через второй многофазный двухполупериодный выпрямитель к многофазной обмотке якоря подвозбудителя и уложенной в пазы внутреннего аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями со стороны бокового аксиального магнитопровода с многофазной обмоткой якоря основного генератора, при этом радиальный магнитопровод якоря подвозбудителя установлен на внутренней поверхности полого вала таким образом, что создаваемый однофазной обмоткой возбуждения подвозбудителя магнитный поток направлен вдоль радиуса радиального магнитопровода якоря подвозбудителя с многофазной обмоткой якоря подвозбудителя, отличающаяся тем, что в нижней части корпуса установлен тепловой преобразователь, а постоянный аксиальный многополюсный магнит индуктора возбудителя выполнен с пазами, многосекционным, при этом в пазы между секциями постоянного аксиального многополюсного магнита индуктора возбудителя уложена дополнительная обмотка возбуждения возбудителя, которая подключена к выходу теплового преобразователя.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021109027A RU2763044C1 (ru) | 2021-04-01 | 2021-04-01 | Трехвходовая аксиально-радиальная электрическая машина-генератор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021109027A RU2763044C1 (ru) | 2021-04-01 | 2021-04-01 | Трехвходовая аксиально-радиальная электрическая машина-генератор |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2763044C1 true RU2763044C1 (ru) | 2021-12-27 |
Family
ID=80039076
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021109027A RU2763044C1 (ru) | 2021-04-01 | 2021-04-01 | Трехвходовая аксиально-радиальная электрическая машина-генератор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2763044C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5281879A (en) * | 1991-04-27 | 1994-01-25 | Satake Corporation | Synchronous motor with two permanent magnet rotor portions |
US20050151437A1 (en) * | 2002-05-24 | 2005-07-14 | Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. | Radial-axial electromagnetic flux electric motor, coaxial electromagnetic flux electric motor, and rotor for same |
RU2561504C1 (ru) * | 2014-06-16 | 2015-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") | Аксиальный двухвходовый бесконтактный ветро-солнечный генератор |
RU2649913C1 (ru) * | 2017-08-18 | 2018-04-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Стабилизированный аксиально-радиальный генератор постоянного тока |
RU2688211C1 (ru) * | 2018-08-03 | 2019-05-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Двухвходовая ветро-солнечная аксиально-радиальная электрическая машина-генератор |
-
2021
- 2021-04-01 RU RU2021109027A patent/RU2763044C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5281879A (en) * | 1991-04-27 | 1994-01-25 | Satake Corporation | Synchronous motor with two permanent magnet rotor portions |
US20050151437A1 (en) * | 2002-05-24 | 2005-07-14 | Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. | Radial-axial electromagnetic flux electric motor, coaxial electromagnetic flux electric motor, and rotor for same |
RU2561504C1 (ru) * | 2014-06-16 | 2015-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") | Аксиальный двухвходовый бесконтактный ветро-солнечный генератор |
RU2649913C1 (ru) * | 2017-08-18 | 2018-04-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Стабилизированный аксиально-радиальный генератор постоянного тока |
RU2688211C1 (ru) * | 2018-08-03 | 2019-05-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Двухвходовая ветро-солнечная аксиально-радиальная электрическая машина-генератор |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2636387C1 (ru) | Аксиальный трехвходовый ветро-солнечный генератор | |
RU2450411C1 (ru) | Аксиальная двухвходовая бесконтактная электрическая машина-генератор | |
RU2540415C2 (ru) | Ветроэнергетическая или гидроэнергетическая установка | |
RU2349014C1 (ru) | Двухмерная аксиальная электрическая машина-генератор | |
US7615904B2 (en) | Brushless high-frequency alternator and excitation method for three-phase AC power-frequency generation | |
RU2561504C1 (ru) | Аксиальный двухвходовый бесконтактный ветро-солнечный генератор | |
Fei et al. | Design and analysis of high-speed coreless axial flux permanent magnet generator with circular magnets and coils | |
US8076814B2 (en) | Brushless high-frequency alternator and excitation method for DC, single-phase and multi-phase AC power-frequency generation | |
Beik et al. | High-voltage hybrid generator and conversion system for wind turbine applications | |
US20110042965A1 (en) | Wind turbine power train | |
RU2711238C1 (ru) | Синхронный генератор с трехконтурной магнитной системой | |
CZ9602014A3 (en) | Generator | |
RU2707963C1 (ru) | Трехвходовая двухмерная ветро-солнечная аксиально-радиальная электрическая машина-генератор | |
RU2623214C1 (ru) | Аксиальная многофазная двухвходовая бесконтактная электрическая машина-генератор | |
Partodezfoli et al. | A novel speed-breaker for electrical energy generation suitable for elimination of remote parts of power systems where is near to roads | |
RU2332775C1 (ru) | Двухмерная электрическая машина-генератор | |
Wang et al. | Study of multiphase superconducting wind generators with fractional-slot concentrated windings | |
RU2763044C1 (ru) | Трехвходовая аксиально-радиальная электрическая машина-генератор | |
Beik et al. | High voltage generator for wind turbines | |
RU2685424C1 (ru) | Стабилизированная двухвходовая ветро-солнечная аксиально-радиальная электрическая машина-генератор | |
RU2688211C1 (ru) | Двухвходовая ветро-солнечная аксиально-радиальная электрическая машина-генератор | |
RU2759598C1 (ru) | Стабилизированная трехвходовая аксиально-радиальная электрическая машина-генератор | |
Behjat et al. | Experimental and 3D finite element analysis of a slotless air-cored axial flux PMSG for wind turbine application | |
TWI495229B (zh) | 無齒輪風力發電裝置及其發電機及環式整流器 | |
Zhao et al. | Slot-PM-assisted hybrid reluctance generator with self-excited DC source for stand-alone wind power generation |