WO2010117305A1 - Способ электромагнитного преобразования энергии (варианты) и устройство для его осуществления (варианты) - Google Patents

Способ электромагнитного преобразования энергии (варианты) и устройство для его осуществления (варианты) Download PDF

Info

Publication number
WO2010117305A1
WO2010117305A1 PCT/RU2010/000159 RU2010000159W WO2010117305A1 WO 2010117305 A1 WO2010117305 A1 WO 2010117305A1 RU 2010000159 W RU2010000159 W RU 2010000159W WO 2010117305 A1 WO2010117305 A1 WO 2010117305A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rotor
inductor
stator
ferromagnetic
cores
Prior art date
Application number
PCT/RU2010/000159
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Андрей Анатольевич МЕЛЬНИЧЕНКО
Original Assignee
Melnichenko Andrei Anatolievich
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 Melnichenko Andrei Anatolievich filed Critical Melnichenko Andrei Anatolievich
Publication of WO2010117305A1 publication Critical patent/WO2010117305A1/ru

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/38—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with rotating flux distributors, and armatures and magnets both stationary
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • H02K99/10—Generators

Definitions

  • the invention relates to electrical engineering, namely to electromechanics.
  • Any device that implements the electromechanical conversion of ferromagnetic energy is an electric machine in which periodic magnetization and demagnetization of the stator magnetic circuit occurs.
  • the stator-armature magnetic system is designed so that most of the magnetic field of the stator magnetic circuits is closed outside the inductor rotor.
  • the rotor inductor serves only for periodic magnetization of the stator magnetic circuit.
  • the current in the windings of the stator-armature does not go, which means that there is no demagnetizing reaction of the armature currents. With a pulsating field, this is easily achieved by simple diodes or thyristors (transistors).
  • the diodes are open and the ferromagnetic energy of the cores (or the entire magnetic circuit) is converted into electricity.
  • stator armature cores In this case, almost all (except the losses due to hysteresis and eddy currents) ferromagnetic energy of the stator armature cores is converted into useful EMF and electricity. Most of the ferromagnetic field (fields) of the stator cores is closed outside the rotor - inductor and does not act on the rotor-inductor. This is achieved by the design of the stator.
  • This method of converting ferromagnetic energy electromechanically differs fundamentally from conventional synchronous and inductor generators.
  • the topology of magnetic fields itself is an open system of fields, and not a closed magnetic circuit with air gaps and grooves.
  • a significant part of the ferromagnetic field of the magnetic circuit, the core (o) of the stator is closed outside the inductor rotor.
  • the magnetic field of the stator cores is for the most part closed outside the rotor-inductor in volume around the cores. This is achieved by the design of the devices. It is also important to cut off the demagnetizing component of the current in the stator windings. With a pulsating magnetic field, this is easily achieved by diodes (thyristors, transistors).
  • All devices that implement the principle of electromechanical conversion of ferromagnetic energy can be divided into types according to the structure of the magnetic circuit and the type of excitation.
  • the first type is a rotor inductor with a radial magnetic field (for example, permanent magnets) and radially located cores.
  • a pulsating magnetic field is achieved by alternating the poles of the same polarity (rather than a variable) on the rotor-inductor.
  • the stator cores are periodically magnetized and demagnetized. Currents are removed only in the demagnetization phase.
  • the second type is electric machines with axial excitation, a ring winding (does not rotate), covering the shaft.
  • the rotor inductor is like two gear rotors on one shaft.
  • the stator cores are around the rotor and parallel to the axis of rotation.
  • stator cores can be U-shaped. Instead of axial electromagnetic excitation, a smooth cylindrical rotor with excitation from permanent magnets is possible.
  • the poles of one polarity are at one end of the cylinder, and the other polarity is at the other end.
  • the stator cores are located along the rotor of the inductor parallel to the axis of rotation, the shaft. When the rotor-inductor rotates, the field polarity does not change, but only pulsates.
  • the stator cores can be straight rods with grooves for the windings and pole tips or U-shaped, around the inductor rotor.
  • Another type of device is disk rotors-inductors with magnets whose magnetic axes are parallel to the axis of rotation.
  • the polarity of the magnets on the rotor does not change, but only pulsates, periodically magnetizing the U-shaped stator cores.
  • a variation of this device can be cores on both sides of the disk rotor-inductor, as in end inductor generators.
  • the device can represent a rotor inductor of two seemingly separate radially magnetized rotors (on a common shaft) with permanent magnets.
  • the stator-anchor cores are parallel to the axis-shaft, around the rotor-inductor (like a squirrel cage). This type is similar to electric machines with axial excitation, according to the topology of the magnetic circuit, to the so-called two-package pole-type induction machine of the same name.
  • the stator design is open, with the possibility of closing the magnetic field of the stator core (s) around it through the air, and not just along the magnetic circuit (through the air gaps between the rotor and the stator).
  • the stator magnetic system for this provides for structural space.
  • a device with a radial magnetic flux may have an excitation system as in a single-package single-pole electric machine. Or as in a single pole induction machine with bilateral excitation.
  • the most effective are technically two-pack pole machines of the same name with a rotor-inductor with axial excitation (the excitation winding covers the shaft and does not rotate) and a stator in the form of rods or U-shaped cores.
  • This design can be performed both with electromagnetic excitation and with permanent magnets.
  • Mixed excitation is also possible to control induction and voltage.
  • a device for electromechanical conversion of ferromagnetic energy in general is an excitation type of either a synchronous generator with a pulsating field or a pole induction machine of the same name.
  • the device can be a kind of commutator generator, in which when the rotor rotates, the magnetic circuit is periodically broken and switched with excitation from permanent magnets or electromagnets. When excited by permanent magnets, there is no need to eliminate ripple current excitation.
  • the rotor periodically closes (commutes) or breaks the magnetic circuit during rotation. In this case, a ripple (magnetization-demagnetization) of the stator magnetic core occurs. For example, a magnetic circuit of two U-shaped cores is closed, on one of which are windings, and on the other - permanent excitation magnets.
  • the rotor contains magnetic inserts periodically closing a large air gap (gaps). Or the rotor has teeth and grooves.
  • Switch generators are essentially a form of inductor generators.
  • the number of teeth on the rotor and the stator and the distance between them are selected so that the tangential force on the rotor (at any position relative to the stator) is zero.
  • the stator for devices is made so that there is a structural space for closing the magnetic fields of the stator cores outside the rotor-inductor.
  • a significant (most) ferromagnetic field of the stator closes through the air outside the rotor - inductor and is not involved in the electromechanical energy conversion. But it induces a useful emf during demagnetization.
  • the design of electrical machines should provide for the closure of magnetic fluxes, fields through the air.
  • the stator magnetic fields are closed either inside the electric machine, which is achieved by an explicitly-pole design and poles increased in height. Or the stator core is made without an external casing, with the possibility of lateral scattering of the magnetic field.
  • the stator can also represent a set of individual magnetic conductors in the form of rods or U-shaped, located around the rotor and mounted on special shields. In this case, the casing is much larger than the design of the magnetic cores, with the possibility of locking the magnetic fields around the cores on all sides. Magnetic fluxes around the cores are closed through the air, and therefore the outer casing should be spacious enough for magnetic fields.
  • alternating current is used at the output, which mainly contains the demagnetizing component of the current phase.
  • the demagnetizing component of the load current is generally absent (or very small). This is achieved by the fact that the magnetic field of the rotor-inductor is pulsating (constant component), and diodes (thyristors, transistors) block the demagnetizing component of the current and EMF in the stator windings.
  • the diodes In the decay phase of the demagnetization induction, the diodes are open and current flows in the windings and the ferromagnetic energy accumulated in the cores is converted into electrical energy.
  • the role of the rotor-inductor is only to create a magnetizing field.
  • a large, significant part of the ferromagnetic field of the stator cores is closed outside the rotor-inductor.
  • a significant part of the electric power in the windings is induced without a braking torque on the rotor-inductor of the ponderomotive magnetic forces. Due to this, the electricity obtained during the conversion of ferromagnetic fields is not related to the electromechanical conversion energy. Since there is no demagnetizing load reaction, the ferromagnetic energy of the stator cores is completely converted to electricity (except for hysteresis and eddy current losses).
  • the field of the rotor-inductor during rotation should be pulsating, or with a small reverse polarity (with a constant total component of the magnetizing field).
  • the rotor inductor can have a cylindrical, disk or double-disk (on a common shaft) shape.
  • the rotor-inductor can be made up of two rotors (on a common shaft) through which a part of the device’s magnetic field is closed (as in two-package inductor machines of the same name).
  • the stator can consist of either a single monoblock magnetic circuit, for example a U-shaped, or an electric machine type.
  • the stator can be made of many separate ferromagnetic cores around (nearby) the rotor-inductor.
  • the rotor inductor can be either permanent magnets or with electromagnetic (mixed) excitation.
  • the method and device for the electromechanical conversion of ferromagnetic energy allows you to generate electricity without the equivalent cost of mechanical energy for the rotation of the rotor inductor.
  • such a magnetic energy converter is capable of producing much more electricity than it consumes mechanical energy for rotation of the inductor rotor (to overcome the braking moment of ponderomotive magnetic forces).
  • the claimed technical result does not contradict the theory of electromagnetism and has been successfully confirmed experimentally.
  • Another important technical result is the possibility of obtaining a very gentle current-voltage characteristics of the output power (even with a weak inductive coupling between the rotor-inductor and ferromagnetic cores).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

Группа изобретений относится к электротехнике, а именно к электромеханике. Магнитная система статора-якоря устроена так, что большая часть магнитного поля магнитопроводов статора замкнута вне ротора-индуктора. Ротор-индуктор служит лишь для периодического намагничивания магнитопровода статора. При намагничивании ток в обмотках статора-якоря не идет, то есть нет размагничивающей реакции токов якоря. При пульсирующем поле это достигается диодами или тиристорами (транзисторами). При размагничивании диоды открыты и энергия сердечников (или магнитопровода) преобразуется в электроэнергию. При этом в э.д.с. в электроэнергию преобразуется почти вся (кроме потерь на гистерезис и вихревые токи) энергия сердечников якоря статора. Большая часть поля (полей) сердечников статора замкнута вне ротора-индуктора и не действует на ротор- индуктор. В заявленных способах предлагается открытая система магнитных полей вместо магнитной цепи с воздушными зазорами и пазами. Магнитное поле сердечников статора большей частью замкнуто вне ротора-индуктора по объему вокруг сердечников. Необходимо отсечь размагничивающую составляющую тока в обмотках статора. Ток в обмотках статора идет только в фазу размагничивания, спада индукции Bi. Таким образом повышается генерируемая электрическая энергия.

Description

СПОСОБ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ (ВАРИАНТЫ) И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ)
Область техники
Изобретение относится к электротехнике, а именно к электромеханике.
Уровень техники
Аналогов и прототипа нет.
Раскрытие изобретения
Любое устройство, реализующие электромеханическое преобразование ферромагнитной энергии - это электрическая машина, в которой происходит периодическое намагничивание и размагничивание магнитопровода статора. Магнитная система статора- якоря устроена так, что большая часть магнитного поля магнитопроводов статора замкнута вне ротора-индуктора. Ротор-индуктор служит лишь для периодического намагничивания магнитопровода статора. При намагничивании ток в обмотках статора-якоря не идет, а это значит, что нет размагничивающей реакции токов якоря. При пульсирующем поле это легко достигается простыми диодами или тиристорами (транзисторами). При размагничивании диоды открыты и ферромагнитная энергия сердечников (или целого магнитопровода) преобразуется в электроэнергию.
При этом в полезную ЭДС и электроэнергию преобразуется почти вся (кроме потерь на гистерезис и вихревые токи) ферромагнитная энергия сердечников якоря статора. Большая часть ферромагнитного поля (полей) сердечников статора замкнуто вне ротора - индуктора и не действует на ротор-индуктор. Это достигается конструкцией статора.
Это значит, что большая часть электроэнергии при преобразовании ферромагнитной энергии сердечников статора вообще не связана с электромеханическим преобразованием энергии. В полезную ЭДС и электроэнергию преобразуется практически вся ферромагнитная энергия сердечников статора, а тормозит ротор-индуктор лишь относительно небольшая часть ферромагнитного поля. Это значит, что большая часть электрической энергии генерируемой в обмотках статора вырабатывается без тормозной пондеромоторной силы на ротор-индуктор. Тормозной момент на ротор-индуктор дает лишь небольшая часть ферромагнитного поля сердечников статора, непосредственно воздействующая на ротор-индуктор. А большая часть ферромагнитного поля статорных сердечников замыкается вне ротора-индуктора и никак не может создавать тормозной момент магнитной пондеромоторной силы на ротор. А в электроэнергию преобразуется все поле статора.
Этот способ преобразования ферромагнитной энергии электромеханическим путем принципиально отличается от обычных синхронных и индукторных генераторов. В этом способе сама топология магнитных полей представляет открытую систему полей, а не замкнутую магнитную цепь с воздушными зазорами и пазами. Значительная часть ферромагнитного поля магнитопровода, cepдeчникa(oв) статора замкнута вне ротора- индуктора. Магнитное поле сердечников статора большей частью замкнуто вне ротора- индуктора по объему вокруг сердечников. Это достигается конструкцией устройств. Важно так же отсечь размагничивающую составляющую тока в обмотках статора. При пульсирующем магнитном поле это легко достигается диодами (тиристоры, транзисторы). Ток в обмотках статора идет только в фазу размагничивания, спада индукции Bi. При этом в электроэнергию преобразуется вся ферромагнитная (кроме потерь) энергия магнитопровода, сердечников статора. Генерируемая таким образом энергия оказывается значительно больше (в разы), чем затраченная механическая для вращения ротора- индуктора. Этот результат полностью подтверждается экспериментально, однако в обычных синхронных и индукторных генераторах не наблюдается в силу конструкции и съема энергии.
Все устройства, реализующие принцип электромеханического преобразования ферромагнитной энергии, можно разделить на типы по строению магнитной цепи и типу возбуждения.
Первый тип - это ротор-индуктор с радиальным магнитным полем (например, постоянных магнитов) и радиально расположенными сердечниками. Пульсирующее магнитное поле достигается тем, что чередуются полюса одной полярности (а не переменной) на роторе-индукторе. При вращении ротора-индуктора сердечники статора периодически намагничиваются и размагничиваются. Токи снимаются только в фазе размагничивания. Второй тип-это электрические машины с аксиальным возбуждением, кольцевой обмоткой (не вращается), охватывающей вал. Ротор-индуктор представляет собой как бы два зубчатых ротора на одном валу. Сердечники статора находятся вокруг ротора и параллельны оси вращения. При прохождении зубцов-полюсов около сердечников, они намагничиваются, а при прохождении пазов размагничиваются. Вместо прямых стержней сердечники статора могут быть П-образной формы. Вместо аксиального электромагнитного возбуждения возможен гладкий цилиндрический ротор с возбуждением от постоянных магнитов. Полюса одной полярности находятся на одном конце цилиндра, а другой полярности - на другом конце. Сердечники статора находятся вдоль ротора индуктора параллельно оси вращения, валу. При вращении ротора-индуктора полярность поля не изменяется, а лишь пульсирует. Сердечники статора могут быть прямыми стержнями с пазами для обмоток и полюсными наконечниками либо П-образной формы, вокруг ротора- индуктора.
Другой тип устройств - это дисковые роторы-индукторы с магнитами магнитные оси которых параллельны оси вращения. Вокруг дискового ротора расположены П- образные магнитопровода (как в электромеханическом счетчике электроэнергии). Полярность магнитов на роторе не изменяется, а лишь пульсирует, периодически намагничивая П-образные сердечники статора. Разновидностью этого устройства могут быть сердечники с двух сторон дискового ротора-индуктора, как в торцевых индукторных генераторах.
Устройство может представлять ротор-индуктор из двух как бы отдельных радиально намагниченных роторов (на общем валу) с постоянными магнитами. Сердечники статора-якоря расположены параллельно оси-валу, вокруг ротора-индуктора (как беличья клетка). Этот тип похож на электрические машины с аксиальным возбуждением, по топологии магнитной цепи к так называемой двухпакетной одноименно-полюсной индукторной машине. Конструкция статора при этом открытая, с возможностью замыкания магнитного поля сердечника (сердечников) статора вокруг него по воздуху, а не только по магнитной цепи (через воздушные зазоры между ротором и статором). Магнитная система статора для этого предусматривает конструкционное пространство. Устройство с радиальным магнитным потоком может иметь систему возбуждения как в однопакетной однополюсной электрической машине. Либо как в однополюсной индукторной машине с двусторонним возбуждением.
Наиболее эффективны технически двухпакетные одноименно полюсные машины с ротором-индуктором с аксиальным возбуждением (обмотка возбуждения охватывает вал и не вращается) и статором в виде стержней или П-образной формы сердечниками. Эта конструкция может быть выполнена как с электромагнитным возбуждением, так и на постоянных магнитах. Возможно и смешанное возбуждение для регулирования индукции и напряжения.
Устройство электромеханического преобразования ферромагнитной энергии в общем виде представляет собой по типу возбуждения либо синхронный генератор с пульсирующим полем либо одноименно полюсную индукторную машину.
Устройство может представлять собой своего рода коммутаторный генератор, в котором при вращении ротора периодически разрывается и коммутируется магнитная цепь с возбуждением от постоянных магнитов либо электромагнитов. При возбуждении от постоянных магнитов отпадает необходимость в устранении пульсаций тока возбуждения. Ротор при вращении периодически замыкает (коммутирует) или разрывает магнитную цепь. При этом возникает пульсация (намагничивание-размагничивание) магнитного сердечника статора. Например, замыкается магнитная цепь из двух П-образных сердечников, на одном из которых находятся обмотки, а на другом - постоянные магниты возбуждения. Ротор содержит магнитные вставки периодически замыкая большой воздушный зазор (зазоры). Или ротор имеет зубцы и пазы. При росте индукции-намагничивании, ток не идет в обмотках, а только при размагничивании ферромагнитная энергия преобразуется в электроэнергию. При этом блокируется размагничивающее действие токов (ампер-витков) нагрузки. Коммутаторные генераторы - это по сути разновидность индукторных генераторов.
Чтобы уменьшить эффект магнитного притяжения ротора к статору количество зубцов на роторе и статоре и расстояние между ними подбирается таким образом, чтобы тангенциальная сила на ротор (при любом положении относительно статора) была равна нулю.
Статор для устройств делается так, чтобы было конструкционное пространство для замыкания магнитных полей сердечников статора вне ротора-индуктора. Значительная (большая часть) ферромагнитного поля статора замыкается по воздуху вне ротора- индуктора и не участвует в электромеханическом преобразовании энергии. Но индуцирует при размагничивании полезную ЭДС.
Конструкция электрических машин должна предусматривать замыкания магнитных потоков, полей по воздуху. Магнитные поля статора замыкаются либо внутри электрической машины, что достигается явно-полюсной конструкцией и увеличенными по высоте полюсами. Либо статорный сердечник делается без внешнего корпуса, с возможностью бокового рассеяния магнитного поля. Статор может представлять и набор отдельных магнитопро водов в виде стержней либо П-образной формы, расположенных вокруг ротора и закрепленных на специальных щитах. В этом случае корпус делается гораздо больше, чем конструкция магнитопроводов, с возможностью замыкания магнитных полей вокруг сердечников со всех сторон. Магнитные потоки вокруг сердечников замыкаются по воздуху, и поэтому внешний корпус должен быть достаточно просторным для магнитных полей. В обычных электрических машинах магнитные потоки замкнуты большей частью по замкнутой магнитной цепи (через воздушные зазоры). В моем изобретении используются как раз магнитные поля сердечников, замкнутые вне ротора- индуктора. В обычных электрических генераторах все поле статора замкнуто через ротор - индyктop(кpoмe очень незначительных полей рассеяния) в пазах.
В синхронных и индукторных генераторах на выходе используется переменный ток, который содержит большей частью размагничивающую составляющую фазу тока. В устройствах электромеханического преобразования ферромагнитной энергии размагничивающая составляющая тока нагрузки вообще отсутствует (или очень мала). Это достигается тем, что магнитное поле ротора-индуктора пульсирующее (постоянная составляющая), а в обмотках статора стоят диоды (тиристоры, транзисторы) блокирующие размагничивающую составляющую тока и ЭДС. В фазе спада индукции размагничивания диоды открыты и в обмотках идет ток и происходит преобразование накопленной в сердечниках ферромагнитной энергии в электрическую. Роль ротора-индуктора состоит лишь в создании намагничивающего поля. Большая, значительная часть ферромагнитного поля сердечников статора замкнута вне ротора-индуктора. Значительная часть электроэнергии в обмотках индуцируется без силового тормозного момента на ротор- индуктор пондеромоторных магнитных сил. За счет этого полученная при преобразовании ферромагнитных полей электроэнергия не связана с электромеханическим преобразованием энергии. Так как размагничивающая реакция нагрузки отсутствует, то происходит полное преобразование ферромагнитной энергии сердечников статора в электроэнергию (кроме потерь на гистерезис и вихревые токи). Эта отличительная особенность моего изобретения плюс особая топология магнитного поля (полей), замкнутого в основном вне ротора- индуктора и не взаимодействующего с ним. Устройства, реализующие этот способ должны иметь такую конструкцию, чтобы значительная часть магнитного поля статорных сердечников могла замыкаться вокруг них по воздуху (диэлектрику), минуя ротор- индуктор. Это достигается за счет дополнительного конструкционного пространства.
Поле ротора-индуктора при вращении должно быть пульсирующим, либо с небольшой обратной полярностью (с постоянной суммарной составляющей намагничивающего поля). Ротор-индуктор может иметь цилиндрическую, дисковую или двухдисковую (на общем валу) форму. Ротор-индуктор может быть из двух роторов (на общем валу), через которые замыкается часть магнитного поля устройства (как в двухпакетных одноименно-полюсных индукторных машинах). Статор может состоять либо из одного моноблочного магнитопровода, например П-образной формы, либо электромашинного типа. Статор может быть выполнен из множества отдельных ферромагнитных сердечников вокруг (рядом) ротора-индуктора. В этом случае отдельные сердечники крепятся на специальных статорных крепежных щитах. Внешний металлический корпус может отсутствовать. Статорные сердечники набираются из шихтованной электротехнической или трансформаторной стали, специальных сплавов, ферритов. Ротор-индуктор может быть как на постоянных магнитах, так и с электромагнитным (смешанным) возбуждением. Ротор-индуктор может быть и в виде криостата с ферромагнетиками (сплавы) с точкой Кюри ниже 0 и индукциями B=10-20тл. При таких сверхсильных намагничивающих полях воздушные зазоры между ротором- индуктором и ферромагнитными сердечниками могут быть очень большими и силовое взаимодействие ротора и статора быть очень низким. Способ и устройства электромеханического преобразования ферромагнитной энергии позволяет генерировать электроэнергию без эквивалентных затрат механической энергии на вращение ротора- индуктора.
При электромеханическом преобразовании ферромагнитной энергии энергия с обмоток снимается только при переходном процессе - при размагничивании ферромагнитных сердечников статора. Во всех обычных синхронных и индукторных генераторах с обмоток электроэнергия снимается в виде переменного тока. При этом ток нагрузки дает размагничивающую реакцию, ослабляющую намагничивающее действие поля ротора-индуктора. В данном преобразователе размагничивающее действие тока нагрузки (при пульсирующем поле ротора-индуктора) вообще отсутствует. Если пульсирующее поле имеет небольшую обратную полярность, то размагничивающая составляющая может быть, но очень незначительная.
В электрических машинах традиционного исполнения практически все магнитное поле статора и ротора замкнуто по общей магнитной цепи. Это очень важное отличие. Та, большая часть ферромагнитного поля, что замкнута вне ротора, вообще не тормозит ротор- индуктор, но индуцирует полезную ЭДС и электроэнергию в обмотках сердечников статора. За счет этого достигается эффект, когда значительная часть электроэнергии с обмоток статора генерируется за счет ферромагнитной энергии самих сердечников статора, а не за счет электромеханического преобразования энергии (механической в электрическую). Это происходит за счет того, что полезную электроэнергию индуцирует все ферромагнитное поле статора (кроме потерь), а взаимодействует с ротором лишь небольшая часть этого магнитного поля. В целом такой преобразователь магнитной энергии способен производить гораздо больше электроэнергии, чем потреблять механической на вращения ротора-индуктора (на преодоления тормозного момента пондеромоторных магнитных сил). Заявленный технический результат не противоречит теории электромагнетизма и успешно подтвержден экспериментально.
Другим важным техническим результатом является возможность получения очень пологой вольтамперной характеристики выходной мощности (даже при слабой индуктивной и связи между ротором-индуктором и ферромагнитными сердечниками).
В электрических машинах традиционных типов с выходом в виде переменного тока неизбежно размагничивающее действие токов нагрузки и круто падающая вольтамперная характеристика. Особенно это заметно, если магнитная связь между ротором-индуктором и статором ослаблена (при так называемой открытой магнитной системе) из-за больших воздушных зазоров и больших магнитных полях рассеяния. Такие топологии будут плохо работать при размагничивающих токах нагрузки в обмотках из-за очень круто падающей вольтамперной характеристики при нагрузке. Однако если размагничивающая составляющая тока отсутствует, то вольтамперная характеристика становится очень пологой (а не круто падающая) и падение напряжения с ростом тока нагрузки незначительно. Падение напряжения будет определяться только переходными процессами преобразования накопленной ферромагнитной энергии сердечников статора в электроэнергию без размагничивающего действия токов в обмотках. Это принципиально новый технический подход в электромеханике.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ электромеханического преобразования ферромагнитной энергии, заключающийся в том, что при вращении ротора-индуктора периодически намагничиваются и размагничиваются расположенные через воздушный зазор рядом с индуктором ферромагнитные сердечники с обмотками, при этом энергия снимается только в фазу размагничивания, ток в обмотках блокируется, в частности, диодами, тиристорами, и в электрическую энергию преобразуется вся, за исключением потерь, ферромагнитная энергия сердечников статора, при этом, большая часть магнитного поля сердечников статора замкнута вне индуктора без создания тормозного момента магнитных сил на ротор- индуктор.
2. Способ электромеханического преобразования ферромагнитной энергии, заключающийся в том, что при вращении ротора происходит периодическое размыкание и замыкание магнитной цепи и периодически намагничиваются и размагничиваются ферромагниные сердечники статора, при этом энергия снимается только в фазу размагничивания без размагничивающих токов, и тормозной момент создает лишь часть ферромагнитного поля сердечников статора, а в полезную электрическую энергию преобразуется вся, за исключением потерь, ферромагнитная энергия сердечников статора.
3. Устройство электромеханического преобразования ферромагнитной энергии состоит из радиально намагниченного ротора-индуктора и радиально расположенных сердечников статора вокруг ротора, в котором при вращении ротора-индуктора создается пульсирующее поле или поле с постоянной составляющей, при этом концы ферромагнитных сердечников, обращенные от ротора-индуктора, открыты или замкнуты через ферромагнитные шунты с образованием магнитной цепи со статором и ротором, а между ферромагнитными сердечниками и ротором-индуктором выполнен зазор, достаточный для частичного разделения полей.
4. Устройство электромеханического преобразования ферромагнитной энергии состоит из дискового ротора-индуктора с торцевым возбуждением и торцевым расположением сердечников статора в виде стержней или П-образных сердечников, охватывающих ротор с топологией системы магнитных полей, при этом ротор-индуктор выполнен с разной полярностью, параллельной оси дискового ротора-индуктора, или с разной полярностью по радиусу диска.
5. Устройство электромеханического преобразования ферромагнитной энергии состоит из дискового ротора-индуктора и ферромагнитных стержней, расположенных параллельно оси ротора и замыкающиеся обратными от ротора-индуктора концами на шунт, замыкающий магнитный поток на ротор.
6. Устройство электромеханического преобразования ферромагнитной энергии состоит из двух соосных роторов-индукторов на общем валу и сердечников статора, расположенных между роторами-индукторами или примыкающих к ним, при этом сердечники статора - прямые или П-образные.
7. Устройство электромеханического преобразования ферромагнитной энергии состоит из двойного ротора - индуктора с аксиальным возбуждением или с постоянными магнитами, и ферромагнитных сердечников статора или сердечников П-образной формы, расположенных вокруг оси ротора и примыкающих к ротору-индуктору.
9. Устройство электромеханического преобразования ферромагнитной энергии состоит из двух П-образных магнитопроводов, один из которых представляет собой неподвижный индуктор, а другой - якорь с рабочей обмоткой, при этом зубчатый ротор- индуктор выполнен с возможностью вращения между двумя П-образными магнитопроводами.
10. Устройство электромеханического преобразования ферромагнитной энергии включает неподвижный индуктор с аксиальным возбуждением и зубчатый двухпакетный статор, между которыми установлен зубчатый ротор-индуктор - коммутатор магнитной цепи.
1 1. Устройство электромеханического преобразования ферромагнитной энергии, отличающееся тем, что индуктор выполнен с возможностью линейного возвратно- поступательного движения относительно сердечников статора, расположенных с воздушными зазорами относительно торцевой части индуктора.
PCT/RU2010/000159 2009-04-09 2010-04-07 Способ электромагнитного преобразования энергии (варианты) и устройство для его осуществления (варианты) WO2010117305A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009113270 2009-04-09
RU2009113270/07A RU2009113270A (ru) 2009-04-09 2009-04-09 Способ (варианты) и устройства (варианты) электромеханического преобразования ферромагнитной энергии

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2010117305A1 true WO2010117305A1 (ru) 2010-10-14

Family

ID=42936417

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2010/000159 WO2010117305A1 (ru) 2009-04-09 2010-04-07 Способ электромагнитного преобразования энергии (варианты) и устройство для его осуществления (варианты)

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2009113270A (ru)
WO (1) WO2010117305A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
LT5916B (lt) 2012-01-31 2013-03-25 Uab "Ecpg" Energiškai nepriklausoma sistema, skirta įgyvendinti naują nekontaktinį (natūralių arba technogeninių bangų) elektromagnetinės energijos surinkimo būdą, realizuojamą dėl jėgų laukų sąveikos ištisinėjeaplinkoje.

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU84674A1 (ru) * 1949-10-15 1949-11-30 М.В. Липковский Синхронный генератор
FR2551596A1 (fr) * 1983-09-06 1985-03-08 Bon Patrice Generateur a couple de force fractionne
RU2130679C1 (ru) * 1994-04-11 1999-05-20 Владимир Никитич Счисленок Магнитоэлектрический генератор переменного тока
EP0966004A2 (en) * 1995-09-27 1999-12-22 Sanshiro Ogino Propulsion magnetic field generator and energy converter having a propulsion magnetic field generator
RU2181520C2 (ru) * 1999-10-25 2002-04-20 Воронежский государственный технический университет Генератор переменного тока
US6445105B1 (en) * 1999-04-06 2002-09-03 General Electric Company Axial flux machine and method of fabrication
RU2006142180A (ru) * 2006-11-29 2008-06-10 Андрей Анатольевич Мельниченко (RU) Способ и устройство генерации электроэнергии за счет энергии магнитного поля ферромагнетиков

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU84674A1 (ru) * 1949-10-15 1949-11-30 М.В. Липковский Синхронный генератор
FR2551596A1 (fr) * 1983-09-06 1985-03-08 Bon Patrice Generateur a couple de force fractionne
RU2130679C1 (ru) * 1994-04-11 1999-05-20 Владимир Никитич Счисленок Магнитоэлектрический генератор переменного тока
EP0966004A2 (en) * 1995-09-27 1999-12-22 Sanshiro Ogino Propulsion magnetic field generator and energy converter having a propulsion magnetic field generator
US6445105B1 (en) * 1999-04-06 2002-09-03 General Electric Company Axial flux machine and method of fabrication
RU2181520C2 (ru) * 1999-10-25 2002-04-20 Воронежский государственный технический университет Генератор переменного тока
RU2006142180A (ru) * 2006-11-29 2008-06-10 Андрей Анатольевич Мельниченко (RU) Способ и устройство генерации электроэнергии за счет энергии магнитного поля ферромагнетиков

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
LT5916B (lt) 2012-01-31 2013-03-25 Uab "Ecpg" Energiškai nepriklausoma sistema, skirta įgyvendinti naują nekontaktinį (natūralių arba technogeninių bangų) elektromagnetinės energijos surinkimo būdą, realizuojamą dėl jėgų laukų sąveikos ištisinėjeaplinkoje.

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009113270A (ru) 2010-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hua et al. Comparison of flux-switching and doubly-salient permanent magnet brushless machines
CN105720765B (zh) 轴向间隙型的旋转电机
US9543876B2 (en) Three phase flux switching generator in a three stage wound field synchronous machine
EP3337018B1 (en) Rotating electric machine
US20140217846A1 (en) Electric Motor Having an Iron-Free Winding
CN102035333A (zh) 采用分布式绕组的永磁开关磁阻电机
US20130214623A1 (en) Switched reluctance motor
US20170133897A1 (en) Axial Flux Electric Machine
CN101291095A (zh) 混合式开关磁阻电机
RU2402858C1 (ru) Аксиальный бесконтактный генератор постоянного тока
RU2375807C1 (ru) Вентильный электродвигатель с постоянными магнитами
EP2833526B1 (en) Electrical power motor-generator excited by magnetic transference
RU2393615C1 (ru) Однофазный бесконтактный магнитоэлектрический генератор
RU2437202C1 (ru) Магнитоэлектрическая бесконтактная машина с аксиальным возбуждением
RU2437201C1 (ru) Бесконтактная электрическая машина с аксиальным возбуждением
US9831753B2 (en) Switched reluctance permanent magnet motor
Kouhshahi et al. An axial flux-focusing magnetically geared motor
WO2010117305A1 (ru) Способ электромагнитного преобразования энергии (варианты) и устройство для его осуществления (варианты)
CN106451834A (zh) 一种k形定子铁心混合励磁型磁通切换电机
Gandhi et al. Hybrid flux-switching linear machine with fault-tolerant capability
WO2009072623A1 (ja) 発電機
JP5594660B2 (ja) リラクタンス発電機
Ueda et al. Small cogging-torque transverse-flux motor with magnetic short circuit under unloaded condition
US20200304000A1 (en) Generator with reduced magnetic resistance
KR100664091B1 (ko) 자기 착자 모터 및 그 자기 착자 모터의 고정자 권선 방법

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10761925

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10761925

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1