ES2364260A1

ES2364260A1 - ASynchronous ELECTRO-GENERATOR.

Info

Publication number: ES2364260A1
Application number: ES200931063A
Authority: ES
Inventors: Juan José Eguizabal García
Original assignee: Geolica Innovations SL
Current assignee: Geolica Innovations SL
Priority date: 2009-11-26
Filing date: 2009-11-26
Publication date: 2011-08-30
Also published as: WO2011064424A1

Abstract

El electro-generador asíncrono, previsto para la transformación de la energía rotacional en energía eléctrica y siendo aplicable a máquinas de bajo número de revoluciones, incluye un inductor formado por dos discos (1) y (2) paralelos y portadores de una pluralidad de imanes permanentes (3) en número par y enfrentados con su polaridad opuesta, incluyendo además un inducido formado por un disco intermedio (6) con una pluralidad de bobinas (7), en menor número que el número de imanes permanentes (3) de cada disco (1) y (2) del inductor, con un desfase de bobinas (7) e imanes permanentes (3). Las bobinas (7) del inducido forman tres grupos con un sistema de conexión estrella-triángulo, con posibilidad de variar dicha conexión para conseguir un bajo par de arranque y una maximización en la generación de energía eléctrica.The asynchronous electro-generator, intended for the transformation of rotational energy into electrical energy and being applicable to machines with a low number of revolutions, includes an inductor formed by two parallel discs (1) and (2) and carriers of a plurality of magnets. permanent magnets (3) in an even number and facing their opposite polarity, also including an armature formed by an intermediate disc (6) with a plurality of coils (7), in less number than the number of permanent magnets (3) of each disc (1) and (2) of the inductor, with a phase shift of coils (7) and permanent magnets (3). The armature coils (7) form three groups with a star-delta connection system, with the possibility of varying said connection to achieve a low starting torque and a maximization of electrical energy generation.

Description

Electro-generador asíncrono.Asynchronous electro-generator.

Object of the invention

La presente invención, según se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un electro-generador asíncrono, axial y múltiple, el cual ha sido concebido como medio de transformación de la energía rotacional en energía eléctrica, configurado con imanes permanentes y con un sistema de conexionado de estrella-triángulo que le profieren un bajo par de arranque y una maximización en la generación de la energía eléctrica con un mínimo número de r.p.m.The present invention, as expressed in the set forth in this specification, refers to a Asynchronous, axial and multiple electro-generator, the which has been conceived as a means of energy transformation rotational in electrical energy, configured with permanent magnets and with a connection system of star-triangle that give it a low pair of startup and maximization in the generation of electric power with a minimum number of r.p.m.

El objeto de la invención es conseguir un generador asíncrono de diseño simplificado, de configuración fácilmente ampliable, al igual que la potencia, que en combinación del mínimo par de arranque requerido le confieren una alta eficacia y óptimo rendimiento.The object of the invention is to achieve a Asynchronous generator of simplified design, configuration easily expandable, as is the power, which in combination the minimum required starting torque gives it high efficiency and optimal performance.

Background of the invention

Existen diversos tipos de generadores, alternadores, dinamos y elementos de transformación de la energía motriz rotacional en energía eléctrica, todos ellos con una configuración radial (en disposición radial se encuentran alineados el inductor y el inducido) o como mucho en disposición lineal los más avanzados, con la particularidad de que en todos los casos lo que se hace es aprovechar la energía cinética rotacional para transformarla en energía eléctrica.There are various types of generators, alternators, dynamos and energy transformation elements rotational motor in electric energy, all of them with a radial configuration (in radial arrangement they are aligned the inductor and the induced) or at most in linear arrangement the more advanced, with the particularity that in all cases that is done is harness the rotational kinetic energy to Transform it into electrical energy.

Pues bien, los dispositivos o sistemas referidos presentan el inconveniente de requerir un alto par de arranque, con un escaso rendimiento, o bien necesitar unas altas revoluciones antes de ser excitado.Well, the devices or systems referred to they have the disadvantage of requiring a high starting torque, with poor performance, or need high revolutions Before being excited.

Como sabemos, de todos los sistemas conocidos para producir una determinada potencia, ninguno de ellos presenta la característica de poderse ampliar, dado que son cerrados y no admiten en su configuración dimensional más elementos.As we know, of all known systems to produce a certain power, none of them presents the characteristic of being able to expand, since they are closed and not they admit in their dimensional configuration more elements.

En tal sentido pueden citarse documentos correspondientes a patentes de invención tales como la ES2325844; ES2055921; DE3402035; DE3629872; DS3638129; RU2355909; US4500827 y US2005012339, entre otros.In that sense documents can be cited corresponding to patents of invention such as ES2325844; ES2055921; DE3402035; DE3629872; DS3638129; RU2355909; US4500827 and US2005012339, among others.

Description of the invention

El electro-generador de la invención es de tipo axial, asíncrono y múltiple, de imanes permanentes, con un sistema de conexionado de estrella-triángulo y configurado alrededor de un eje central de giro como elemento receptor de la potencia motriz rotacional que ha de ser transformada eficazmente en energía eléctrica.The electro generator of the invention is axial, asynchronous and multiple, of magnets permanent, with a connection system of star-triangle and set around an axis Turn center as a driving power receiver rotational to be effectively transformed into energy electric

Estructuralmente, el electro-generador comprende una pareja de discos de material conductor o de cualquier otro material adecuado, por ejemplo hierro, dispuestos paralelamente entre sí y perpendiculares al eje de giro, en los que van montados enfrentadamente, de forma axial y con polaridad opuesta, una pluralidad de imanes permanentes, orientados radialmente según una disposición equidistante y circunferencial, formando en su conjunto el inductor o rotor del generador.Structurally, the electro-generator comprises a pair of discs of conductive material or any other suitable material, by example iron, arranged parallel to each other and perpendicular to the axis of rotation, in which they are mounted opposite, so axial and with opposite polarity, a plurality of permanent magnets, radially oriented according to an equidistant arrangement and circumferential, forming as a whole the inductor or rotor of the generator.

Los dos discos van solidarizados entre sí y el número de imanes permanentes de cada uno deberá ser par, estando materializados preferentemente de neodimio.The two albums are in solidarity with each other and the number of permanent magnets of each must be even, being preferably materialized from neodymium.

Entre los dos referidos discos de imanes permanentes va montado otro disco intermedio solidarizado a una carcasa de soporte, también de forma discoidal y atravesado perpendicularmente por el eje central de giro, con la particularidad de que sobre dicho disco intermedio va montada una pluralidad de bobinas formando cada bobina un arrollamiento sobre un núcleo sensiblemente elíptico en su contorno, siendo el número de bobinas, inferior al número de imanes permanentes, estableciendo un desfase entre los mismos.Between the two referred magnet discs permanent is mounted another intermediate disk in solidarity with a support housing, also discoidal and traversed perpendicularly along the central axis of rotation, with the particularity that a plurality of coils forming each coil a winding on a core substantially elliptical in its contour, the number of coils being, less than the number of permanent magnets, establishing a lag between them.

El disco intermedio con sus bobinas forma el inducido o estator del generador, con la particularidad de que las bobinas forman tres grupos con una conexión en serie, las de cada grupo, con posibilidad de cambiar el tipo de conexión entre estrella y triángulo.The intermediate disc with its coils forms the Induced or stator generator, with the particularity that the coils form three groups with a serial connection, those of each group, with the possibility of changing the type of connection between star and triangle

De acuerdo con lo expuesto se crea un generador consistente en un estator (inducido) entre dos rotores de imanes (inductor), pasando por éste un flujo magnético que a su vez pasará entre las bobinas del inducido, produciéndose en el movimiento rotacional del inductor un voltaje entre las bobinas, generando una corriente eléctrica. Ese voltaje proporcionado será el resultante de la frecuencia con que el flujo cambie de dirección, por lo que dependerá de la velocidad de giro, del flujo magnético de los imanes permanentes, de la separación de éstos, del número de vueltas por bobina y de la sección del cable correspondiente.In accordance with the above, a generator is created consisting of a stator (induced) between two magnet rotors (inductor), passing through it a magnetic flux that in turn will pass between the coils of the armature, occurring in the movement Rotational inductor a voltage between the coils, generating a electric current. That voltage provided will be the result of how often the flow changes direction, so it will depend on the speed of rotation, the magnetic flux of the magnets permanent, the separation of these, the number of turns per coil and the corresponding cable section.

Dichas bobinas del inducido están configuradas con núcleo vacío (aire) en lugar de tener un núcleo que aumentarla el flujo y el rendimiento del generador, sacrificando dicha pérdida de rendimiento en pos de que al no disponer las bobinas, de núcleo, los imanes no son atraídos por él, lo cual repercute en que costaría más arrancar el generador, es decir se requerirla mayor par de arranque y costaría más el pasar de una a otra bobina, incluso en bajos pares podría darse el caso de que el generador se parase.Said coils of the armature are configured with empty core (air) instead of having a core that increase it the flow and performance of the generator, sacrificing said loss of performance in pursuit of not having the coils, of core, the magnets are not attracted to him, which affects what it would cost more start the generator, that is to say it would require more torque start and it would cost more to pass from one coil to another, even in Low torques could occur if the generator stopped.

Otra ventaja derivada de las características referidas, es que debido al desfase entre imanes y bobinas, se generará un pequeño desfase que también disminuye el par de arranque, así como proporcionar al sistema de un giro más suave y no a trompicones.Another advantage derived from the features referred to, is that due to the gap between magnets and coils, will generate a small gap that also decreases the torque of boot, as well as providing the system with a smoother turn and not To stumble.

Por otro lado, y en virtud de poder realizar la conexión del generador en estrella y en triángulo, cuando la configuración es en estrella el generador empieza a producir a bajas revoluciones, pero potencia reducida, mientras que cuando se pasa a la configuración triángulo el número de revoluciones aumentará y generará más potencia eléctrica en la salida, produciendo la inversa cuando el sistema se va parando.On the other hand, and by virtue of being able to perform the star and delta generator connection, when the configuration is star the generator starts producing at low revolutions, but reduced power, while when it goes to the triangle configuration the number of revolutions will increase and generate more electrical power at the output, producing the inverse when the system stops.

El cambio de configuración puede realizarse de forma manual o mecánica, o bien mediante un software informático que regule en todo momento el sistema de producción y rectifique los resultados.The configuration change can be made from manually or mechanically, or through computer software that regulate the production system at all times and rectify the results.

Por último decir que el sistema en que se basa el generador de la invención es un sistema abierto susceptible de ser ampliado en su producción, bastando con añadir cuantos módulos se precisen al mismo eje del generador y en correspondencia con la parte inferior de éste, siendo capaz de poder conjugar todos los generadores o parte de ellos para poder optimizar en todo momento la producción de energía eléctrica en función del par y velocidad de la fuerza motriz recibida.Finally say that the system on which it is based The generator of the invention is an open system capable of be expanded in its production, just add how many modules are required to the same axis of the generator and in correspondence with the lower part of it, being able to combine all generators or part of them to optimize at all times the electric power production depending on the torque and speed of the driving force received.

El electro-generador de la invención ofrece una serie de ventajas que, además de las ya comentadas, pueden resumirse en las siguientes:The electro generator of the invention offers a number of advantages that, in addition to those already commented, can be summarized in the following:

--: No se necesita invertir potencia para excitar el generador, ya que de eso se encargan los imanes permanentes.I dont know you need to invest power to excite the generator, because of that permanent magnets are ordered.

--: Comienza a generar a muy pocas revoluciones.Start generating very few Revolutions

--: Posibilita cambiar de tipo de conexión para poder generar a un rango más amplio de velocidades de giro.It allows to change the type of connection to be able to generate at a wider range of speeds of turn.

--: Nula o baja necesidad de mantenimiento.Null or Low need for maintenance.

--: Posee un buen coeficiente de rendimiento.Has A good coefficient of performance.

--: No genera resistencia de arranque, por lo que el par de arranque es mínimo.Do not generates starting resistance, so the starting torque is minimum.

--: Es susceptible de ser aplicado como sistema climático para optimizar más aun su producción.Is liable to be applied as a climate system to optimize even more its production.

--: Se puede realizar de forma simple, compacta, económica, y sin mantenimiento.Be It can be done simply, compactly, economically, and without maintenance.

Brief description of the drawings

Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, se acompaña a la presente memoria descriptiva un juego de dibujos en base a los cuales se comprenderán más fácilmente las innovaciones y ventajas del electro-generador asíncrono realizado de acuerdo con el objeto de la invención.To complement the description that then it will be done and in order to help a better understanding of the features of the invention, accompanies the present descriptive memory a set of drawings based on the which innovations and advantages will be more easily understood of the asynchronous electro-generator made according for the purpose of the invention.

Figura 1.- Muestra una vista correspondiente a una perspectiva en explosión de los dos discos con los imanes permanentes que forman el inductor o rotor, así como el disco con las bobinas que forman el estator o inducido.Figure 1.- Shows a view corresponding to an exploding perspective of the two discs with the magnets permanent that form the inductor or rotor, as well as the disk with the coils that form the stator or induced.

Figura 2.- Muestra una vista en planta superior del conjunto representado en la figura anterior, en posición de montaje.Figure 2.- Shows a top plan view of the assembly represented in the previous figure, in the position of mounting.

Figura 3.- Muestra una vista en alzado lateral del conjunto de la figura anterior con la carcasa superior, formando el electro-generador de la invención.Figure 3.- Shows a side elevation view of the assembly of the previous figure with the upper housing, forming the electro-generator of the invention.

Figura 4.- Muestra el diagrama de conexionado entre los tres grupos de bobinas establecidas en el inducido o estator del electro-generador de la invención, así como las conexiones triángulo-estrella que se establecen en dicho generador.Figure 4.- Shows the connection diagram between the three coil groups established in the armature or stator of the electro-generator of the invention as well as the triangle-star connections that set in said generator.

Description of the preferred embodiment

Como se puede ver en las figuras referidas, el generador de la invención comprende un rotor o inductor y un estator o inducido, estando el inductor formado por una pareja de discos 1 y 2 dispuestos y fijados paralelamente entre sí, siendo portador cada uno de ellos en sus caras de enfrentamiento de una pluralidad de imanes permanentes 3 que quedan enfrentados entre sí con sus polos opuestos, siendo el número de imanes 3 de cada disco 1 y 2 par, estando distribuidos según una disposición radial, equidistantemente entre sí y en proximidad a la periferia. Ambos discos 1 y 2 están fijados entre sí y el conjunto montado sobre un eje común 4 pasante por el orificio central 5 del disco 1, siendo el eje 4 de giro y perpendicular al plano que forman los discos 1 y 2.As you can see in the referred figures, the generator of the invention comprises a rotor or inductor and a stator or induced, the inductor being formed by a pair of discs 1 and 2 arranged and fixed parallel to each other, each carrier being one of them in their faces of confrontation of a plurality of permanent magnets 3 that face each other with their poles opposite, with the number of magnets 3 of each disc 1 and 2 pairs, being distributed according to a radial arrangement, equidistant each other and in proximity to the periphery. Both disks 1 and 2 are fixed together and the assembly mounted on a common shaft 4 through through the central hole 5 of the disk 1, the turning axis 4 being and perpendicular to the plane formed by disks 1 and 2.

Esos discos 1 y 2 con los imanes permanentes 3 forman el inductor y entre aquéllos va dispuesto un disco intermedio 6 sobre el que va montada una pluralidad de bobinas 7 según una distribución circunferencial, equidistantes entre sí, cuyo número es inferior al de imanes permanentes 3, con lo que se da un desfase entre éstos y las bobinas 7. El disco 6 de las bobinas 7 va fijado a una carcasa 8, también discoidal y fijada sobre el mismo eje de giro 4, realizándose la fijación de la carcasa 8 y disco 6 mediante correspondientes tornillos o vástagos 9, tal y como se deja ver en la figura 3.Those discs 1 and 2 with permanent magnets 3 form the inductor and between them an intermediate disk is arranged 6 on which a plurality of coils 7 are mounted according to a circumferential distribution, equidistant from each other, whose number is lower than permanent magnets 3, resulting in a lag between these and the coils 7. The disc 6 of the coils 7 is fixed to a housing 8, also discoidal and fixed on the same axis of rotation 4, fixing the housing 8 and disk 6 by corresponding screws or stems 9, as shown in Figure 3

Por lo tanto, los imanes permanentes 3 quedan en disposición circunferencial, equidistantes, orientados radialmente, quedando enfrentados sus correspondiente polos axialmente, lógicamente los de un disco respecto de los del otro, enfrentamiento que está establecido tanto en sentido circunferencial como axial con respecto al eje 4, de manera que para que esto se cumpla es necesario que el número de imanes 3 sea par en cada disco.Therefore, permanent magnets 3 remain in circumferential arrangement, equidistant, radially oriented, their corresponding poles facing each other axially, logically those of a disc with respect to those of the other, confrontation which is established both circumferentially and axially with with respect to axis 4, so that for this to be fulfilled is it is necessary that the number of magnets 3 be even on each disk.

Por su parte, el disco intermedio 6 portador de las bobinas 7 queda intercalado entre los discos 1 y 2, muy próximo a ellos pero sin llegar a contactar.For its part, the intermediate disk 6 carrying the coils 7 is inserted between the disks 1 and 2, very close to them but without contacting.

Las bobinas 7 del disco intermedio 6, constituyendo el inducido, presentan un sistema de conexionado estrella- triángulo, y están distribuidas en tres grupos, tal y como se representa en la figura 4 donde se dejan ver los diagramas de conexiones a las tres agrupaciones de bobinas 7, con sus correspondientes fases R1, S1, T1 y R2, S2, T2 viéndose también la configuración en estrella y triángulo de las comentadas fases de conexión.The coils 7 of the intermediate disc 6, constituting the armature, they present a connection system star-triangle, and they are distributed in three groups, just as it is represented in figure 4 where the diagrams of connections to the three groups of coils 7, with their corresponding phases R1, S1, T1 and R2, S2, T2 also seeing the star and triangle configuration of the commented phases of Connection.

Claims

1. Asynchronous electro-generator, which being intended for the transformation of rotational energy into electrical energy, being preferably applicable to low speed machines and comprising an inductor and an armature, is characterized in that the inductor is formed by two disks ( 1) and (2), fixed parallel to each other and carriers of a plurality of permanent magnets (3), arranged opposite to their opposite polarity; while the armature is formed by an intermediate disc (6) carrying a plurality of coils (7) with a star-delta connection system, said disc (6) of the coils (7) being fixed to an external housing and discoidal (8), with the whole assembly mounted perpendicularly on a central axis of rotation (4).

2. Asynchronous electro-generator according to claim 1, characterized in that the number of magnets (3) of each disk (1) and (2) of the inductor is an even number, being circumferentially arranged equidistant and radially oriented in proximity to the periphery of the respective disk (1) or (2).

3. Asynchronous electro-generator according to previous claims, characterized in that the permanent magnets (3) are preferably constructed of neodymium.

4. Asynchronous electro-generator according to claim 1, characterized in that the coils (7) of the armature form three groups with a series connection, those of each group, and enabled to vary the star-delta connection.

5. Asynchronous electro-generator, according to claim 4, characterized in that the number of coils (7) of the armature is less than the number of permanent magnets (3) of each disk (1) and (2) of the inductor, establishing a lag between coils (7) and permanent magnets (3), the coils (7) being circumferentially distributed equidistant and in proximity to the periphery of the corresponding disk (6).