WO2012121685A2 - Тихоходный многополюсный синхронный генератор - Google Patents

Тихоходный многополюсный синхронный генератор Download PDF

Info

Publication number
WO2012121685A2
WO2012121685A2 PCT/UA2012/000045 UA2012000045W WO2012121685A2 WO 2012121685 A2 WO2012121685 A2 WO 2012121685A2 UA 2012000045 W UA2012000045 W UA 2012000045W WO 2012121685 A2 WO2012121685 A2 WO 2012121685A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rotor
stator
permanent magnets
stator coils
generator
Prior art date
Application number
PCT/UA2012/000045
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2012121685A3 (ru
Inventor
Виктор Федоровым ЧУГУНОВ
Олэксандр Ивановым КОСЫНСЬКЫЙ
Original Assignee
Chuhunov Viktor Fedorovych
Kosynskyi Olexandr Ivanovych
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 Chuhunov Viktor Fedorovych, Kosynskyi Olexandr Ivanovych filed Critical Chuhunov Viktor Fedorovych
Priority to CN2012800029278A priority Critical patent/CN103229399A/zh
Priority to RU2012157422/07A priority patent/RU2012157422A/ru
Publication of WO2012121685A2 publication Critical patent/WO2012121685A2/ru
Publication of WO2012121685A3 publication Critical patent/WO2012121685A3/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
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/24—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets axially facing the armatures, e.g. hub-type cycle dynamos
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807—Rotary generators
    • H02K7/1823—Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines
    • H02K7/183—Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines wherein the turbine is a wind turbine
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807—Rotary generators
    • H02K7/1823—Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines
    • H02K7/183—Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines wherein the turbine is a wind turbine
    • H02K7/1838—Generators mounted in a nacelle or similar structure of a horizontal axis wind turbine

Definitions

  • the invention relates to electrical engineering, specifically to the design of multi-pole synchronous generators and can find wide application in particular in the construction of wind turbines.
  • Known magnetoelectric generator (see A.S. USSR JV ?. 861716) containing a stator and a segmented rotor.
  • the stator has a three-phase winding made from coils located one coil per pole and connected to different coil groups.
  • the rotor has permanent magnets located on the rim along the axis of the rotor.
  • this generator has a large mass and dimensions, difficult to manufacture, the current frequency is 50 Hz and can only be achieved with a high rotor speed, which is unacceptable for using the generator in the construction of wind turbines.
  • the specified generator contains a stator with a three-phase winding made of coils located one coil per pole and connected into different coil groups, and a rotor with permanent magnets that are located on the rim along the axis of the rotor.
  • the stator is made in the form of U-shaped segments of a ribbon type, and ferrite-barium magnets are used as permanent magnets, and the ratio of the number of rotor poles to the number of stator poles is 8/9.
  • the specified generator is selected as a prototype.
  • stator made in the form of U-shaped segments with a winding of stator coils
  • the basis of the invention is the task to create an improved design of a low-speed multipolar synchronous generator, in which due to the rotation of the magnetic circuits of the stator coils by 90 ° relative to the axis of the rotor and the movement of the working gap on the end surfaces of the rotor, eliminate radial forces of interaction and localize the forces of interaction of magnetic fields, as well as reduce the overall dimensions generator performance.
  • the problem is solved in the design of a low-speed multi-pole synchronous generator containing a stator made in the form of U-shaped segments with a winding made of stator coils located one coil per pole and combined into different coil groups, as well as a rotor with permanent magnets located on a rim along the rotor, in that the rotor is made in the form of a disk with inserts of permanent magnets fixed alternately relative to the direction of magnetization, while the permanent magnets on the rotor become circumferentially offset relative to the coils such .magnitoprovodov statorny- .; so that every 10th magnet or magnetic circuit of the stator coil located opposite each other depending on which poles are larger.
  • the direction of the magnetic force fields of the rotor and stator is rotated 90 ° and the working gap between the rotor and stator is moved to the end surfaces of the rotor.
  • FIG. 1 section of the stator and rotor
  • FIG. 2 view in plan
  • FIG. 3 electrical control circuit of the generator.
  • Slow-moving multipolar synchronous generator contains a housing 1, on which a stator 2 is fixed with stator coils 3, wound on a U-shaped magnetic circuits 4.
  • a rotor 5 is mounted on the generator shaft (the shaft is not shown in the drawing), made in the form of a disk with inserts of permanent magnets 6.
  • the working gap between the stator 2 and the rotor 5 is provided by two thrust thrust ball bearings 7, mounted on the magnetic circuits 4 of the stator coils 3.
  • Stator coils 3 are combined into coil groups 8 (Fig. 3), which form phase zones.
  • phase zone generator ten In the inventive phase zone generator ten.
  • Slow-moving multipolar synchronous generator is also equipped with a rectifying unit 9 (Fig. 3), which is assembled on thyristors, which are controlled by the control unit 10.
  • the control unit 10 automatically turns on or off the required number of stator windings 2. In this circuit, ten control stages are provided.
  • the rotor 5 rotates in the magnetic circuits 4 of the stator 2, an alternating field arises, which induces current in the stator coils 3. From the stator coils 3, an electric current is sent to the consumer through the control unit 10.
  • Permanent magnets can be made of rare earth elements, or iron, or boron.
  • This generator can be used as an electric motor.

Abstract

Изобретение относится к электротехнике, конкретно к конструкции многополюсных синхронных генераторов и может найти широкое применение в частности в конструкциях ветроагрегатов. Генератор содержит статор, выполненный в виде П-образных сегментов с обмоткой, выполненной из статорных катушек, расположенных по одной катушке на полюс и объединенных в различные катушечные группы, а также ротор с постоянными магнитами, расположенными на ободе вдоль ротора. Ротор выполнен в виде диска с вставками из постоянных магнитов, закрепленных попеременно относительно направления намагниченности, при этом постоянные магниты на роторе установлены со смещением по окружности относительно магнитопроводов статорных катушек таким образом, что каждый 10-й магнит или магнитопровод статорной катушки расположены друг против друга в зависимости от того, каких полюсов больше. Предложенный синхронный генератор имеет значительно меньшую массу по сравнению с аналогичным техническим решением.

Description

Тихоходный многополюсный синхронный генератор
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относито к электротехнике, конкретно к конструкции многополюсных синхронных генераторов и может найти широкое применение в частности в конструкциях ветроагрегатов.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известный магнитоэлектрический генератор (см. А.с. СССР JV?. 861716), содержащий статор и сегментный ротор. Статор имеет трехфазную обмотку, выполненную с катушек, расположенных по одной катушке на полюс и связаных в различные катушечные группы. Ротор имеет постоянные магниты, расположенные на ободе вдоль оси ротора.
Однако этот генератор имеет большую массу и габариты, сложный в изготовлении, частота тока, равна 50 Гц и может достигаться только при большой скорости вращения ротора, что неприемлемо для использования генератора в конструкциях ветроагрегатов.
Наиболее близким к заявляемому изобретению, является тихоходный многополюсный синхронный генератор (см. декларационный патент Украины на изобретение No 42513, опубликован 15.10.2001 г.).
Указанный генератор содержит статор с трехфазной обмоткой, выполненной из катушек, расположенных по одной катушке на полюс и связаных в различные катушечные группы, и ротор с постоянными магнитами, которые расположены на ободе вдоль оси ротора. Статор выполнен в виде П-образных сегментов ленточного типа, а в качестве постоянных магнитов используют ферритобариевые магниты, причем соотношение числа полюсов ротора к числу полюсов статора равно 8/9.
Указанный генератор выбран прототипом.
Прототип и заявляемое изобретение, имеют следующие общие признаки: - статор, выполненный в виде П-образных сегментов с обмоткой из статорных катушек;
- статорные катушки расположены по одной на полюс;
- статорные катушки объединены в различные катушечные группы;
- ротор;
- постоянные магниты, расположенные на ободе вдоль ротора.
Но в конструкции тихоходного генератора по прототипу силы, возникающие при взаимодействии магнитных полей в радиальном направлении, складываются и достигают значительных величин. В связи с этим возникает необходимость в увеличении массы генератора.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В основу изобретения поставлена задача создать усовершенствованную конструкцию тихоходного многополюсного синхронного генератора, в котором за счет поворота магнитопроводов статорних катушек на 90° относительно оси ротора и перемещения рабочего зазора на торцевые поверхности ротора исключить радиальные силы взаимодействия и локализовать силы взаимодействия магнитных полей, а также уменьшить массогабаритные показатели генератора.
Поставленная задача решена в конструкции тихоходного многополюсного синхронного генератора, содержащего статор, выполненный в виде П-образных сегментов с обмоткой, выполненной из статорных катушек, расположенных по одной катушке на полюс и объединенных в различные катушечные группы, а также ротор с постоянными магнитами, расположенными на ободе вдоль ротора, тем, что ротор выполнен в виде диска с вставками из постоянных магнитов, закрепленных попеременно относительно направления намагниченности, при этом постоянные магниты на роторе установлены со смещением по окружности относительно .магнитопроводов статорны— катушек таким.; образом, что каждый 10-й магнит или магнитопровод статорной катушки расположены друг против друга в зависимости от того, каких полюсов больше.
В тихоходном многополюсном синхронном генераторе по прототипу силы, возникающие при взаимодействии магнитных полей, складываются и достигают значительных величин, что утежеляет конструкцию.
В отличие от прототипа в заявляемом тихоходном многополюсном синхронном генераторе, направление магнитных силовых полей ротора и статора повернуто на 90° и рабочий зазор между ротором и статором перемещен на торцевые поверхности ротора.
В предлагаемой конструкции радиальные силы воздействия не возникают, а силы взаимодействия магнитных полей локализованы и воспринимаются магнитопроводами статорних катушек. Поворот магнитопроводов статорних катушек позволяет увеличить рабочую частоту генератора в 2 раза, увеличивая при этом мощность генератора.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Тихоходный многополюсный синхронный генератор показан на чертеже, где:
фиг. 1 - разрез статора и ротора;
фиг. 2 - вид в плане;
фиг. 3 - электрическая схема управления генератора.
ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Тихоходный многополюсный синхронный генератор содержит корпус 1 , на котором закреплен статор 2 со статорными катушками 3, намотанными на П-образные магнитопроводы 4.
На валу генератора (на чертеже вал не показан) закреплен ротор 5, выполненный в виде диска с вставками из постоянных магнитов 6. Постоянные магниты 6 установленные в роторе 5 попеременно относительно HanpjgfleHHgjiaMarHHHeHHocTH. При эт:ом_по .тоянные-маши-ты-6^-С-тановл&Н£1= на роторе 5 со смещением по окружности относительно магнитопроводов 4 статорных катушек 3, таким образом, что каждый десятый постоянный магнит 6 или магнитопровод 4 статорной катушки 3 расположены друг против друга в зависимости от того, каких полюсов больше. Такое соотношение обеспечивает уменьшение сил страгивания.
Рабочий зазор между статором 2 и ротором 5 обеспечивается двумя упорными кольцевыми шарикоподшипниками 7, закрепленными на магнитопроводах 4 статорных катушек 3.
Статорные катушки 3 объединены в катушечные группы 8 (фиг. 3), которые образуют фазовые зоны.
В заявляемом генераторе фазовых зон десять.
Тихоходный многополюсный синхронный генератор снабжен также выпрямительным блоком 9 (фиг. 3), который собран на тиристорах, которые управляются блоком управления 10.
В зависимости от скорости воздушного потока и скорости вращения ротора 5, блок управления 10 в автоматическом режиме включает в работу или выключает необходимое количество обмоток статора 2. В данной схеме предусмотрены десять ступеней регулирования. При вращении ротора 5 в магнитопроводах 4 статора 2 возникает переменное поле, которое индуцирует ток в статорных катушках 3. Со статорных катушек 3 через блок управления 10 электрический ток направляется потребителю.
Постоянные магниты могут быть изготовлены из редкоземельных элементов, или железа, или бора.
На одном валу для увеличения мощности можно установить несколько роторов.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Данный генератор может быть использован как электродвигатель.
Возможно, как вариант исполнения генератора, использование вместо кольцевых шарикоподшипиников магнитной_подушки, которая— буде-Т- удерживать равномерный зазор между магнитопроводом и ротором.

Claims

Формула изобретения
Тихоходный многополюсный синхронный генератор, содержащий статор, выполненный в виде П-образных сегментов с обмоткой, выполненной из статорных катушек, расположенных по одной катушке на полюс и объединенных в различные катушечные группы, а также ротор с постоянными магнитами, расположенными на ободе вдоль ротора, отличающийся тем, что ротор выполнен в виде диска с вставками из постоянных магнитов, закрепленных попеременно относительно направления намагниченности, при этом постоянные магниты на роторе установлены со смещением по окружности относительно магнитопроводов статорных катушек таким образом, что каждый 10-й магнит или магнитопровод статорной катушки расположены друг против друга в зависимости от того, каких полюсов больше.
PCT/UA2012/000045 2011-03-09 2012-04-20 Тихоходный многополюсный синхронный генератор WO2012121685A2 (ru)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012800029278A CN103229399A (zh) 2011-03-09 2012-04-20 低速多极同步发电机
RU2012157422/07A RU2012157422A (ru) 2011-03-09 2012-04-20 Тихоходный многополюсный синхронный генератор

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAU201102657U UA63414U (ru) 2011-03-09 2011-03-09 Тихоходный многополюсный синхронный генератор
UAU201102657 2011-03-09

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2012121685A2 true WO2012121685A2 (ru) 2012-09-13
WO2012121685A3 WO2012121685A3 (ru) 2012-11-29

Family

ID=46798681

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/UA2012/000045 WO2012121685A2 (ru) 2011-03-09 2012-04-20 Тихоходный многополюсный синхронный генератор

Country Status (4)

Country Link
CN (1) CN103229399A (ru)
RU (1) RU2012157422A (ru)
UA (1) UA63414U (ru)
WO (1) WO2012121685A2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2708370C1 (ru) * 2019-01-22 2019-12-09 Общество с ограниченной ответственностью "Институт конгломеративных технологий" Многообмоточный низкооборотный генератор

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2600311C2 (ru) * 2014-08-25 2016-10-20 Валентин Григорьевич Лиманский Электрическая машина
RU2749048C1 (ru) * 2020-08-24 2021-06-03 Валерий Федорович Коваленко Генератор постоянного тока

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5684352A (en) * 1995-03-24 1997-11-04 Hitachi Metals, Ltd. Permanent magnet field-type rotating machine
US6034460A (en) * 1996-04-12 2000-03-07 Hitachi, Ltd. Permanent magnet rotating electric machine and electrically driven vehicle employing same
RU19341U1 (ru) * 2000-08-17 2001-08-20 Мальцев Лев Валерьевич Тихоходный генератор
UA42513A (en) * 2001-03-21 2001-10-15 Viktor Fedorovych Chugunov Low-speed multipolar synchronous generator
RU2189685C1 (ru) * 2001-05-15 2002-09-20 Московский государственный авиационный институт (технический университет) Вентильно-индукторная машина

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5684352A (en) * 1995-03-24 1997-11-04 Hitachi Metals, Ltd. Permanent magnet field-type rotating machine
US6034460A (en) * 1996-04-12 2000-03-07 Hitachi, Ltd. Permanent magnet rotating electric machine and electrically driven vehicle employing same
RU19341U1 (ru) * 2000-08-17 2001-08-20 Мальцев Лев Валерьевич Тихоходный генератор
UA42513A (en) * 2001-03-21 2001-10-15 Viktor Fedorovych Chugunov Low-speed multipolar synchronous generator
RU2189685C1 (ru) * 2001-05-15 2002-09-20 Московский государственный авиационный институт (технический университет) Вентильно-индукторная машина

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2708370C1 (ru) * 2019-01-22 2019-12-09 Общество с ограниченной ответственностью "Институт конгломеративных технологий" Многообмоточный низкооборотный генератор

Also Published As

Publication number Publication date
UA63414U (ru) 2011-10-10
RU2012157422A (ru) 2014-11-20
CN103229399A (zh) 2013-07-31
WO2012121685A3 (ru) 2012-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105245073B (zh) 定子永磁型双凸极盘式电机
US7385330B2 (en) Permanent-magnet switched-flux machine
EP2869433B1 (en) Axial flux permanent magnet electrical machine with magnetic flux concentration
JP4873671B1 (ja) 発電装置
CN105637733B (zh) 横向磁通马达或发电机
CN105656228B (zh) 一种横向磁通永磁电机
US20130134805A1 (en) Switched reluctance motor
CN105071562A (zh) 一种定子永磁型场调制电机
CN105048740A (zh) 一种永磁和变磁阻并列式混合励磁无刷电机
CN108141121B (zh) 电动机
RU2494520C2 (ru) Магнитоэлектрический генератор
CN110838779B (zh) 一种混合励磁绕线转子及混合励磁绕线式同步电机
RU2581338C1 (ru) Магнитоэлектрический генератор
KR101230054B1 (ko) 슬롯이 있는 소형 풍력발전기용 종축자속형 영구자석 동기발전기
CN204465161U (zh) 一种单相横向磁通发电机
EP2212986A2 (en) Alternator with angularly staggered stator stages
WO2012121685A2 (ru) Тихоходный многополюсный синхронный генератор
US20150084472A1 (en) Electrical Power Motor-Generator Excited by Magnetic Transference
WO2011089797A1 (ja) ロータ、これを用いた回転電機および発電機
EP2806546A1 (en) Partitioned stator permanent magnet machine
CN104505962B (zh) 一种轴向励磁的磁通切换电机
RU2446548C1 (ru) Тихоходный торцевой синхронный генератор
RU2516270C1 (ru) Магнитоэлектрическая машина
JP2015532826A (ja) 電気機械変換器
RU207794U1 (ru) Синхронная электрическая машина торцевого типа

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: 12754946

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

ENP Entry into the national phase in:

Ref document number: 2012157422

Country of ref document: RU

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase in:

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12754946

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2