UA144352U

UA144352U - MAGNETIC MOTOR GENERATOR

Info

Publication number: UA144352U
Application number: UAU202001984U
Authority: UA
Inventors: Володимир Леонідович Чуприна; Олександр Іванович Голубченко; Ігор Миколайович Мацевич; Микола Андрійович Котов
Original assignee: Державний Вищий Навчальний Заклад "Придніпровська Державна Академія Будівництва Та Архітектури"
Priority date: 2020-03-23
Filing date: 2020-03-23
Publication date: 2020-09-25

Abstract

Магнітний двигун-генератор містить ротор з рівномірно і радіально розташованими по колу постійними магнітами, статор і систему живлення. Конструкція магнітного двигуна-генератора містить додатковий ротор. Два ротори обертаються навколо статора, на якому рівномірно по колу і перпендикулярно до роторів встановлені імпульсні трансформатори, кожен з яких містить силову первинну обмотку і вторинну обмотку, яка є генеруючою і демпферною відносно струмів самоіндукції і первинної обмотки, систему керування, яка являє собою силовий контролер, що вмикає і вимикає обмотки імпульсних трансформаторів, систему обчислювання, систему контролю, яка містить групу датчиків, працюючих на ефекті Хола, встановлених на статорі, і групи постійних магнітів керування, встановлених відповідним чином на роторах, і систему синхронізації, при цьому система живлення складається з акумуляторної батареї і керованого імпульсного зарядного пристрою, що живиться від вторинних обмоток імпульсних трансформаторів.The magnetic motor-generator contains a rotor with uniformly and radially arranged permanent magnets, a stator and a power supply system. The design of the magnetic motor-generator contains an additional rotor. The two rotors rotate around a stator on which pulse transformers are installed uniformly in a circle and perpendicular to the rotors, each of which contains a power primary winding and a secondary winding that is generating and damping relative to the self-induction currents and the primary winding. switching on and off the windings of pulse transformers, a computing system, a control system comprising a group of Hall effect sensors mounted on the stator and a group of permanent control magnets mounted accordingly on the rotors, and a synchronization system, the power system being from a rechargeable battery and a controlled pulse charger powered by the secondary windings of pulse transformers.

Description

Корисна модель належить до техніки приладо- та машинобудування, а саме до технології виробництва електромагнітних двигунів, і може знайти застосування в електроприводах з електромагнітними двигунами, а також може використовуватися в автономних джерелах електроенергії.The utility model belongs to the engineering of instrument and mechanical engineering, namely to the technology of production of electromagnetic motors, and can be used in electric drives with electromagnetic motors, and can also be used in autonomous power sources.

Відомий магнітний двигун, який містить постійні магніти з котушками перемагнічування в статорі, постійні магніти, охоплені магнітопроводом, у роторі, електронні блоки керування, постійні магніти ротора виконані у вигляді стрижнів, зібрані в окремі секції, і кожна секція перемагнічується (змінює полярність) миттєвим імпульсом струму в момент знаходження на нейтралі магнітів ротора при обертанні, завдяки чому обертальний робочий момент утворено взаємодією силових полів постійних магнітів статора і ротора при вимкнутому джерелі живленняA known magnetic motor that contains permanent magnets with magnetization coils in the stator, permanent magnets covered by a magnet wire in the rotor, electronic control units, the permanent magnets of the rotor are made in the form of rods, assembled into separate sections, and each section is remagnetized (changes polarity) by an instantaneous pulse current at the moment when the rotor magnets are in the neutral position during rotation, due to which the rotational working moment is formed by the interaction of the force fields of the permanent magnets of the stator and the rotor when the power source is turned off

ІПатент України Мо 64031 МПК (2006) НО2К 21/00, 29/06 від 16.02.2006 р. бюл. Мо 21.IPatent of Ukraine Mo 64031 IPC (2006) НО2К 21/00, 29/06 dated 02/16/2006 Bull. May 21.

Недоліком конструкції є втрати енергії в магнітопроводі при перемагнічуванні.The disadvantage of the design is the loss of energy in the magnetic circuit during remagnetization.

Найбільш близьким по технічній суті є електромагнітний двигун, що містить ротор з рівномірно і радіально розташованими по колу постійними магнітами і статор, додатково має 4М поляризованих електромагніти, що розташовані на статорі радіально і рівномірно по колу, число постійних магнітів ротора складає 2М, кожний з поляризованих електромагнітів статора містить магнітопровід з двома паралельними гілками, до торців магнітопроводу примикає підковоподібний постійний магніт, однойменні полюси постійних магнітів ротора і постійних магнітів поляризованих електромагнітів статора обернені один до одного, на одній гілці магнітопроводу, що не має повітряного зазору, розташована робоча обмотка електромагніта, на іншій, що має повітряний зазор, - полюсні наконечники з компенсаційними обмотками, у повітряних зазорах полюсних наконечників розміщений ротор, постійні магніти ротора виконані у вигляді тонких пластин з рідкісноземельних матеріалів і намагнічені аксіально, робочі і компенсаційні обмотки статора з'єднані по чотирифазній схемі і підключені до комутатораThe closest in technical terms is an electromagnetic motor, which contains a rotor with permanent magnets evenly and radially arranged around the circle and a stator, additionally has 4M polarized electromagnets located on the stator radially and evenly around the circle, the number of permanent magnets in the rotor is 2M, each of the polarized of the stator electromagnets contains a magnetic wire with two parallel branches, a horseshoe-shaped permanent magnet is adjacent to the ends of the magnetic wire, the poles of the same names of the permanent magnets of the rotor and permanent magnets of the polarized stator electromagnets are turned to each other, on one branch of the magnetic wire, which does not have an air gap, the working winding of the electromagnet is located, on the other with an air gap - pole tips with compensating windings, the rotor is placed in the air gaps of the pole tips, the permanent magnets of the rotor are made in the form of thin plates of rare earth materials and axially magnetized, the working and compensating windings ator are connected according to a four-phase circuit and connected to the switch

ІПатент України на корисну модель Мо 11336 НО2К 29/00, НО2К 53/00, НО2К 57/00 від 25.06.2005 р. бюл. Ме12, 2005 р. та Патент України на винахід Ме78411 НО2К 29/00, НО2К 53/00, НО2К 57/00 від 15.03.2007 р. бюл. Мо 3, 2007 р.|.IPatent of Ukraine for a utility model Mo 11336 НО2К 29/00, НО2К 53/00, НО2К 57/00 dated 06/25/2005, bull. Me12, 2005 and Patent of Ukraine for the invention Me78411 НО2К 29/00, НО2К 53/00, НО2К 57/00 dated 15.03.2007, bull. May 3, 2007|.

Недоліком є втрати енергії в магнітопроводі при перемагнічуванні.The disadvantage is the loss of energy in the magnetic circuit during remagnetization.

В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення конструкції магнітного двигуна-The basis of a useful model is the task of improving the design of a magnetic motor-

Зо генератора, шляхом встановлення на статорі імпульсних трансформаторів замість наявних підковоподібних постійних магнітів і електромагнітів, що дозволить найбільш повно використовувати магнітну енергію і максимально зменшити втрати. Технічний результат полягає в збільшенні ККД двигуна за рахунок відсутності електромагнітних втрат на перемагнічування магнітопровідників.From the generator, by installing impulse transformers on the stator instead of the existing horseshoe-shaped permanent magnets and electromagnets, which will allow the most complete use of magnetic energy and reduce losses as much as possible. The technical result is an increase in engine efficiency due to the absence of electromagnetic losses due to remagnetization of magnetic conductors.

Поставлена задача вирішується тим, що в магнітному двигун-генераторі, що містить ротор з рівномірно і радіально розташованими по колу постійними магнітами, статор і систему живлення, згідно з корисною моделлю, конструкція магнітного двигун-генератора містить два ротори, які обертаються навколо статора, на якому рівномірно по колу і перпендикулярно до ротора встановлені імпульсні трансформатори, кожен з яких містить первинну обмотку, яка мотається з дроту діаметром, який задовольняє розрахунковим силовим вимогам і має геометричні розміри постійних магнітів, і вторинну обмотку, яка є генеруючою і демпферною відносно струмів самоіндукції і первинної обмотки, систему керування, яка являє собою силовий контролер, що вмикає і вимикає обмотки імпульсних трансформаторів, систему обчислювання, яка аналізує просторове розташування постійних магнітів ротора відносно імпульсних трансформаторів, формує і подає відповідні електричні імпульси до системи керування, систему контролю, яка містить групу датчиків, працюючих на ефекті Хола, встановлених на статорі, і групи постійних магнітів керування, встановлених відповідним чином на роторах, і систему синхронізації для порівняння швидкості обертання обох роторів і синхронізації проходження магнітів над імпульсними трансформаторами, при цьому система живлення складається з акумуляторної батареї і керованого імпульсного зарядного пристрою, що живиться від вторинних обмоток імпульсних трансформаторів.The problem is solved by the fact that in a magnetic motor-generator containing a rotor with uniformly and radially arranged permanent magnets around a circle, a stator and a power supply system, according to a useful model, the design of a magnetic motor-generator contains two rotors that rotate around the stator, on in which pulse transformers are installed evenly around the circle and perpendicular to the rotor, each of which contains a primary winding that is wound from a wire with a diameter that meets the calculated power requirements and has the geometric dimensions of permanent magnets, and a secondary winding that is generating and damping with respect to self-induction currents and the primary winding, the control system, which is a power controller that turns on and off the windings of pulse transformers, the calculation system, which analyzes the spatial arrangement of the permanent magnets of the rotor relative to the pulse transformers, forms and supplies the corresponding electrical impulses to the control system, the control system, which contains a groupsensors operating on the Hall effect mounted on the stator, and a group of permanent control magnets mounted accordingly on the rotors, and a synchronization system for comparing the speed of rotation of both rotors and synchronizing the passage of magnets over pulse transformers, while the power system consists of a battery and a controlled pulse charger powered by the secondary windings of pulse transformers.

Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 подана схема перерізу головного вигляду магнітного двигун-генератора, а на фіг. 2 представлений поперечний переріз А-А магнітного двигун-генератора.The essence of the useful model is explained by the drawings, where in fig. 1 shows a cross-sectional diagram of the main view of the magnetic motor-generator, and in fig. 2 shows the AA cross-section of the magnetic motor-generator.

Магнітний двигун-генератор містить ротори 1 і 3, які виконані однаковими і на кожному з яких рівномірно по колу радіально розташовані 2М силові постійні магніти 2 і магніти керування 6, статор 4, на якому закріплені імпульсні трансформатори 5 і датчики ефекту Хола 7, які реагують на магніти керування 6. Ротори 1 і З обертаються відносно статора на підшипниках відповідно 8 і 9 та 10 ї 11. Магніти керування 6 розташовані відносно силових постійних магнітів 2 таким 60 чином, що в момент проходження силових постійних магнітів 2 над імпульсним трансформатором 5 при обертанні магніти керування 6 знаходяться під датчиками ефекту Хола 7. Сигнал з датчиків 7 надходить до системи керування 12, на систему живлення 13, через систему обчислювання 14 та систем контролю 15 і синхронізації 16.The magnetic motor-generator contains rotors 1 and 3, which are made the same and on each of which 2M power permanent magnets 2 and control magnets 6 are radially arranged evenly around the circle, stator 4, on which pulse transformers 5 and Hall effect sensors 7 are fixed, which react on control magnets 6. Rotors 1 and Z rotate relative to the stator on bearings 8 and 9 and 10 and 11, respectively. Control magnets 6 are located relative to power permanent magnets 2 in such a way that at the moment of passage of power permanent magnets 2 over the pulse transformer 5 during rotation the control magnets 6 are under the sensors of the Hall effect 7. The signal from the sensors 7 goes to the control system 12, to the power system 13, through the calculation system 14 and the control systems 15 and synchronization 16.

Кожний з роторів 1 і З виготовлені однаковими з дуже високотехнологічного, не електротехнічного матеріалу (ВТ1), який виключає появу вихрових струмів самоіндукції при обертанні на дуже великих кутових швидкостях відносно імпульсних трансформаторів 5 і встановлені на статорі на підшипниках кочення високої точності 7 і 8, та 10 і 11, що дозволяє максимально понизити механічні втрати. А дзеркальна поверхня ротора значно покращує аеродинамічні характеристики при високій кутовій швидкості обертання.Each of the rotors 1 and C is made identically from a very high-tech, non-electrotechnical material (VT1), which eliminates the appearance of eddy currents of self-induction when rotating at very high angular velocities relative to the pulse transformers 5 and is mounted on the stator on high-precision rolling bearings 7 and 8, and 10 and 11, which allows to reduce mechanical losses as much as possible. And the mirror surface of the rotor significantly improves aerodynamic characteristics at high angular speed of rotation.

Статор 4 виготовлений з неметалічного матеріалу, що дозволяє уникнути появі вихрових і статичних фізичних явищ. У статорі по радіусу жорстко закріплені імпульсні трансформатори 5, обмотки яких укладені з максимальною добротністю. Імпульсні трансформатори, які не мають класичного феромагнітного сердечника, виконані на каркасі тороїдальної форми, що дозволяє робити укладання обмоток з відповідною геометричною формою. Первинна (силова) обмотка трансформатора мотається з дроту діаметром, який задовольняє розрахунковим силовим вимогам і має геометричні розміри силових постійних магнітів 2. Вторинна обмотка, укладається на первинну обмотку і мотається з дроту діаметром, який задовольняє розрахунковим генеруючим вимогам. Вона ж є такою, що генерує і є демпферною відносно струмів самоіндукції контуру первинної обмотки. Має розміри що дозволяють максимально використовувати конструктивний об'єм статора 4 машини.Stator 4 is made of non-metallic material, which avoids the appearance of vortex and static physical phenomena. Impulse transformers 5, whose windings are arranged with the maximum Q factor, are rigidly fixed in the stator along the radius. Pulse transformers, which do not have a classic ferromagnetic core, are made on a toroidal frame, which allows you to lay the windings with the appropriate geometric shape. The primary (power) winding of the transformer is wound from a wire with a diameter that satisfies the calculated power requirements and has the geometric dimensions of power permanent magnets 2. The secondary winding is placed on the primary winding and is wound from a wire with a diameter that satisfies the calculated generating requirements. It is the one that generates and is damping relative to the self-induction currents of the primary winding circuit. It has dimensions that allow maximum use of the structural volume of the stator 4 of the machine.

Система керування 12 являє собою силовий контролер, що дозволяє під час обертання ротора своєчасно робити вмикання та вимикання обмоток імпульсних трансформаторів.The control system 12 is a power controller that allows timely switching on and off of the windings of pulse transformers during the rotation of the rotor.

Система живлення 13 складається з акумуляторної батареї і керованого імпульсного зарядного пристрою, що живиться від генеруючих обмоток імпульсних трансформаторів по команді системи керування 12.The power system 13 consists of a battery and a controlled pulse charger powered by the generating windings of pulse transformers at the command of the control system 12.

Система обчислювання 14 є програмованим пристроєм, що аналізує просторове розташування силових постійних магнітів 2 відносно імпульсних трансформаторів 5 відповідного ротора і, як наслідок, формує і подає відповідні електричні імпульси до систем керування 12 для коректного, програмованого відбору ЕРС від вторинних обмоток імпульсних трансформаторів 5, спрямованої до системи живлення 13. Система обчислювання 14 за допомогою електронно- обчислювальних приладів дає можливість зробити процес споживання і генерування електроенергії "видимим" і контрольованим.The computing system 14 is a programmable device that analyzes the spatial location of the power permanent magnets 2 relative to the pulse transformers 5 of the corresponding rotor and, as a result, forms and supplies the appropriate electrical impulses to the control systems 12 for the correct, programmable selection of EMF from the secondary windings of the pulse transformers 5, directed to the power supply system 13. The calculation system 14 with the help of electronic computing devices makes it possible to make the process of electricity consumption and generation "visible" and controlled.

Система контролю 15 включає групу датчиків 6 працюючих на ефекті Хола, встановлених на статорі 4 і групи постійних магнітів керування 6, встановлених відповідним чином на роторах 1 і 3. Залежно від розташування постійних магнітів б система контролю 15 визначає просторове розташування силових постійних магнітів 2 і, як наслідок, формує і подає до силової системи керування 12 відповідні електричні сигнали для забезпечення пуску і подальшої роботи в необхідних швидкісних режимах.The control system 15 includes a group of sensors 6 working on the Hall effect installed on the stator 4 and a group of permanent control magnets 6 installed accordingly on the rotors 1 and 3. Depending on the location of the permanent magnets b, the control system 15 determines the spatial location of the power permanent magnets 2 and, as a result, forms and supplies to the power control system 12 appropriate electrical signals to ensure start-up and further operation in the necessary speed modes.

Система синхронізації 16 зіставляє сигнали просторового розташування магнітів 2 на роторах 1 і 3 та виробляє відповідні коригуючі імпульси на систему керування 12 для забезпечення одночасного проходження магнітів 2 обох роторів над імпульсними трансформаторами 5.The synchronization system 16 matches the signals of the spatial location of the magnets 2 on the rotors 1 and 3 and produces the corresponding corrective pulses to the control system 12 to ensure the simultaneous passage of the magnets 2 of both rotors over the pulse transformers 5.

Постійна напруга від системи живлення 13 подається до всіх систем двигун-генератора.Direct voltage from the power supply system 13 is supplied to all motor-generator systems.

Система контролю 15 визначає об'ємно-просторове положення силових сталих магнітів 2 відносно імпульсних трансформаторів 5, а система синхронізації 16 синхронізує роботу обох роторів, і подає електричний сигнал до системи обчислювання 14. Система обчислювання 14 генерує і забезпечує відповідні початку і подальшій роботі машини сигнали до систем керування 12. Система керування 12 подає відповідні силові електричні імпульси на первинні обмотки імпульсних трансформаторів 5, створюючи електромагнітні імпульси необхідної полярності, і призводячи до руху ротори 1 і 3. Оскільки черговість подачі електромагнітних імпульсів відповідає режиму "тягни-штовхай", то при будь-якому розташуванні постійних магнітів 2 відносно імпульсних трансформаторів 5 ротори 1 і З приводяться в рух. Залежно від амплітуди і частоти імпульсів на первинних обмотках імпульсних трансформаторів 5 ротори 1 і з обертаються в режимі "двигун". Паралельно з режимом роботи "двигун", від руху постійних магнітів відносно імпульсних трансформаторів, а також реакції струмів самоіндукції в первинних обмотках, у вторинних обмотках наводяться змінні ЕРС, які співпадають по фазі і відповідно підсумовуються. ЕРС вторинних обмоток через систему керування 12 і керований імпульсний зарядний пристрій заряджає акумуляторні батареї системи живлення 13. (510)The control system 15 determines the three-dimensional position of the power permanent magnets 2 relative to the pulse transformers 5, and the synchronization system 16 synchronizes the operation of both rotors and sends an electrical signal to the computer system 14. The computer system 14 generates and provides signals corresponding to the start and further operation of the machine to the control systems 12. The control system 12 supplies the corresponding power electric pulses to the primary windings of the pulse transformers 5, creating electromagnetic pulses of the required polarity, and driving the rotors 1 and 3. Since the sequence of the supply of electromagnetic pulses corresponds to the "pull-push" mode, when at any position of the permanent magnets 2 relative to the pulse transformers 5, the rotors 1 and C are set in motion. Depending on the amplitude and frequency of pulses on the primary windings of pulse transformers 5, rotors 1 and c rotate in the "motor" mode. In parallel with the "motor" mode of operation, from the movement of permanent magnets relative to pulse transformers, as well as the reaction of self-induction currents in the primary windings, in the secondary windings, EMF variables are induced, which coincide in phase and are summed accordingly. The emf of the secondary windings through the control system 12 and the controlled pulse charger charges the storage batteries of the power supply system 13. (510)

Claims

UTILITY MODEL FORMULA A magnetic motor-generator comprising a rotor with uniformly and radially spaced permanent magnets, a stator and a power supply system which is characterized in that it contains an additional rotor, two rotors rotate around a stator, on which uniformly circumferentially and perpendicularly to the rotors pulse transformers are installed, each of which contains a power primary winding and a secondary winding, which is generating and damping with respect to self-induction currents and the primary winding, a control system, which is a power controller that turns on and off the windings of pulse transformers, a computing system that analyzes the spatial the arrangement of the permanent magnets of the rotor with respect to the pulse transformers, forms and supplies the corresponding electrical impulses to the control system, the control system, which contains a group of sensors operating on the Hall effect mounted on the stator, and a group of permanent magnets of control mounted accordingly on the rotors, and a synchronization system , which compares the rotation speeds of both rotors and synchronizes the passage of magnets over the pulse transformers, while the power system consists of a battery and a controlled pulse charger powered by the secondary windings of the pulse transformers. s as Z gr p: she Z: MK ЖХ A OK i Tk KK Ky o i KV ХХ» ee. Sho 5 ShK i p v nnnenye she zshshsh SHSHYNNY OO rok V M KOSI ak zi Y ro i. nn ZU g. and m pen: zn dit. VEREZHNKO koki I ho: A SK A a zho Z BB zone ZY More - ulvnnnn know more about. A. |. Konya : ' roi h re p SCHE Z. g : o Zh she Sherya nm p that iii i p she, shcha Like you : : dok, So Usta iya ah iz s. ' g B MBO B 1 M še kovo B Ki B g še KO ek vi ED i vyh V i i V, yo i still ka aka v a a i MORE | Yuk іосяз I ro ppnurkdlyalnnknnnn І | and 7!

Fig. 1