RU2577527C2 - Magnetoelectric generator - Google Patents
Magnetoelectric generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2577527C2 RU2577527C2 RU2014124560/07A RU2014124560A RU2577527C2 RU 2577527 C2 RU2577527 C2 RU 2577527C2 RU 2014124560/07 A RU2014124560/07 A RU 2014124560/07A RU 2014124560 A RU2014124560 A RU 2014124560A RU 2577527 C2 RU2577527 C2 RU 2577527C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- windings
- coils
- winding
- carrier
- magnets
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Windings For Motors And Generators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники, а именно к низкооборотным электрическим генераторам, и может быть использовано, преимущественно, в ветро- и гидроэнергетических установках.The invention relates to the field of electrical engineering, namely to low-speed electric generators, and can be used mainly in wind and hydropower plants.
Известны конструкции магнитоэлектрических генераторов, содержащих плоский ротор с постоянными магнитами и статор из нескольких катушек. Большинство известных конструкций, например патент Российской Федерации №2474032, опубликованный 27.01.2013, индексы МПК H02K 21/24, H02K 16/04, H02K 1/12 от 16.03.2011 г., снабжены магнитопроводами для уменьшения рассеяния магнитных потоков. В указанном патенте ротор магнитоэлектрического генератора содержит закрепленный на валу диск, на котором размещен кольцеобразный ряд постоянных магнитов с чередующейся полярностью, расположенных эквидистантно относительно друг друга, а статор содержит две параллельные пластины, между которыми размещены обмотки статора на U-образных сердечниках из электротехнической стали, закрепленные на пластинах статора. Ширина Вс с торца U-образного сердечника составляет половину ширины В постоянного магнита ротора, причем концы U-образных сердечников одной пластины обращены навстречу концам U-образных сердечников другой пластины и смещены относительно них на расстояние, равное половине ширины постоянного магнита ротора, при этом постоянные магниты ротора размещены между встречными концами U-образных сердечников ротора.Known designs of magnetoelectric generators containing a flat rotor with permanent magnets and a stator of several coils. Most of the known designs, for example, patent of the Russian Federation No. 2474032, published on 01/27/2013,
При вращении вала с диском к концам U-образных сердечников, чередуясь, подходят полюса постоянных магнитов противоположной полярности, что приводит к перемагничиванию сердечников (магнитопроводов) и, соответственно, к изменению магнитного поля, индуцирующего ЭДС в витках обмоток.When the shaft with the disk rotates, the poles of permanent magnets of opposite polarity are alternating to the ends of the U-shaped cores, which leads to magnetization reversal of the cores (magnetic cores) and, accordingly, to a change in the magnetic field inducing EMF in the turns of the windings.
К недостаткам данного генератора, а также всех других конструкций с магнитопроводами относится большой момент страгивания, который обусловлен необходимостью разрыва магнитных цепей, образованных постоянными магнитами с сердечниками-магнитопроводами, также повышенная металлоемкость.The disadvantages of this generator, as well as all other designs with magnetic cores, include a large pull-out moment, which is caused by the need to break the magnetic circuits formed by permanent magnets with magnetic cores, as well as increased metal consumption.
Известен магнитоэлектрический генератор, описанный в патенте Российской Федерации №2427067, опубликованный 20.08.2011 г., индексы МПК7 H02K 21/24, H02K 3/24, H02K 16/02 от 25.12.2009, который лишен недостатков предыдущего аналога. Его ротор снабжен постоянными магнитами, а статор содержит две параллельные пластины, между которыми размещены кольцевые обмотки, причем ротор выполнен из двух закрепленных на валу параллельных дисков, на каждом из которых на обращенных друг к другу поверхностях размещены кольцеобразные ряды постоянных магнитов, расположенных в каждом ряду эквидистантно, полярность постоянных магнитов каждого ряда чередуется, при этом полюса постоянных магнитов одного ряда обращены к противоположным полюсам постоянных магнитов другого ряда, а кольцевые обмотки статора выполнены в форме равнобедренных трапеций, боковые стороны которых расположены радиально относительно оси вращения ротора, а участки кольцевых обмоток в основаниях трапеций выгнуты по дуге, кольцевые обмотки попарно вставлены друг в друга, при этом расстояние 1 между участками кольцевых обмоток в основаниях трапеций превышает ширину b кольцеобразного ряда постоянных магнитов.Known magnetoelectric generator described in the patent of the Russian Federation No. 2427067, published 08/20/2011, IPC indices 7 H02K 21/24,
Диски ротора выполнены из электротехнической стали и являются наружными магнитопроводами постоянных магнитов. Магниты противоположных дисков ротора образуют магнитный зазор величиной не менее удвоенной толщины обмотки. Магнитоэлектрический генератор работает следующим образом. При вращении ротора с валом магнитные силовые линии постоянных магнитов пересекают витки кольцевых обмоток и индуцируют в обмотках ЭДС. Поскольку боковые стороны кольцевых обмоток расположены между полюсами магнитов с разной полярностью, происходит индуцирование разнонаправленной ЭДС в боковых сторонах обмоток. Таким образом, в каждой обмотке протекает кольцевой электрический ток. Авторы патента считают, что проводники обмоток равномерно заполняют кольцеобразный зазор между движущимися магнитами, образуя однородную среду для движущихся магнитов, поэтому в данной конструкции отсутствуют так называемые «залипания» ротора, что в конечном итоге обеспечивает бесшумную и плавную работу генератора.The rotor disks are made of electrical steel and are external magnetic cores of permanent magnets. The magnets of the opposite rotor discs form a magnetic gap of at least twice the thickness of the winding. Magnetoelectric generator operates as follows. When the rotor rotates with the shaft, the magnetic lines of force of the permanent magnets intersect the turns of the ring windings and induce EMF in the windings. Since the sides of the ring windings are located between the poles of the magnets with different polarity, induction of multidirectional EMF in the sides of the windings. Thus, an annular electric current flows in each winding. The authors of the patent believe that the winding conductors uniformly fill the annular gap between the moving magnets, forming a homogeneous medium for the moving magnets, therefore, in this design there are no so-called “sticking” of the rotor, which ultimately ensures a silent and smooth operation of the generator.
Генератор-аналог имеет низкий КПД, что обусловлено замыканием части рабочего магнитного потока непосредственно через зазор между соседними магнитами на одном диске. Причиной частичного шунтирования рабочего зазора является соизмеримость по величине рабочего зазора и расстоянием - шагом между соседними магнитами на одном диске.The analog generator has a low efficiency, which is due to the closure of part of the working magnetic flux directly through the gap between adjacent magnets on the same disk. The reason for the partial shunting of the working gap is the commensurability in the size of the working gap and the distance - a step between adjacent magnets on one disk.
Известен электрический генератор - прототип - патент Российской Федерации №2153756, индексы МПК7 H02K 21/14, H02K 9/08, опубликованный 27.07.2000 г., содержащий множество полых, дугообразных внешних корпусов, которые расположены близко друг к другу в осевом направлении с образованием тора и каждый из которых имеет в общем круглое поперечное сечение с центром на, по существу, кольцевой оси и содержит концентричные внешний и внутренний изогнутые по дуге цилиндрические элементы и ближайшую и удаленную торцевые пластины с отверстиями, образуя таким образом закрытую камеру между упомянутыми цилиндрическими элементами и центральный канал через упомянутый корпус, множество катушек, расположенных по дуге на расстоянии друг от друга в каждой из упомянутых камер, причем каждая катушка намотана вокруг указанного внутреннего цилиндрического элемента и, следовательно, вокруг упомянутой кольцевой оси указанного корпуса и имеет выводы, проходящие через упомянутый внешний цилиндрический элемент упомянутого внешнего корпуса, цилиндрическую разделительную пластину из магнитного материала, помещенную между каждыми двумя смежными катушками в камерах и имеющую центральное отверстие, концентричное упомянутой кольцевой оси, полый кольцевой внутренний корпус, проходящий непрерывно через упомянутые центральные каналы в упомянутых корпусах, образуя таким образом кольцо вдоль упомянутой кольцевой оси, множество магнитов, установленных внутри упомянутого внутреннего корпуса на расстоянии друг от друга, и приводные средства для перемещения внутреннего корпуса и, следовательно, магнитов через центральные каналы упомянутых внешних корпусов для создания таким образом электрического поля в катушках для генерации тока.Known electric generator - prototype - patent of the Russian Federation No. 2153756, IPC indices 7 H02K 21/14,
В генераторе упомянутый внутренний корпус выполнен из немагнитного материала.In the generator, said inner casing is made of non-magnetic material.
Магниты расположены во внутреннем корпусе на равных расстояниях друг от друга.The magnets are located in the inner case at equal distances from each other.
Смежные магниты во внутреннем корпусе разделены прокладками, вставленными между ними.Adjacent magnets in the inner case are separated by gaskets inserted between them.
Приводные средства связаны с внутренним корпусом в промежутке между внешними корпусами.The drive means are connected to the inner casing in the gap between the outer casing.
Скорость перемещения внутреннего корпуса приводными средствами через упомянутый канал является регулируемой.The speed of movement of the inner housing by the drive means through said channel is adjustable.
Выводы каждой катушки подключены к внешнему средству отвода мощности.The terminals of each coil are connected to an external power tap.
Толщина каждой катушки зависит от расстояния между смежными магнитами.The thickness of each coil depends on the distance between adjacent magnets.
Катушки установлены с возможностью охлаждения хладагентом (жидким азотом), подаваемым в упомянутую камеру.Coils are installed with the possibility of cooling with a refrigerant (liquid nitrogen) supplied to the said chamber.
Магниты расположены так, что их одноименные полюсы обращены друг к другу.The magnets are arranged so that their poles of the same name face each other.
Часть смежных магнитов расположена так, что их разноименные полюсы обращены друг к другу, а остальные смежные магниты расположены так, что их одноименные полюсы обращены друг к другу.A part of adjacent magnets is located so that their opposite poles are facing each other, and the remaining adjacent magnets are located so that their opposite poles are facing each other.
Работа генератора основана на создании тока всякий раз, когда магнит проходит через обмотку катушки. Когда северный полюс магнита входит в обмотку, ток течет в одном направлении, а когда южный полюс этого же магнита входит в ту же самую обмотку, ток течет в противоположном направлении. Генератор использует этот принцип для создания непрерывного тока, текущего в результате непрерывного прохождения магнитов в корпусе, и таким образом прохождения их магнитного поля через катушки в камере корпуса. Окружность, образованная магнитами, которая непрерывно проходит через центры катушек, представляет собой бесконечную подачу магнитов, непрерывно проходящих через ряд катушек и тем самым вызывающих протекание в них непрерывного тока. Для достижения максимального эффекта имеет значение ориентация магнитов в непрерывном кольцевом корпусе. Это объясняется тем, что на величину тока влияют положение, плотность и скорость перемещения и, соответственно, изменения кольцевого магнитного потока. Если соседние магниты удалены далеко друг от друга, так что их магнитные поля не влияют друг на друга, то ток будет небольшим или средним. При этом не происходит искажения линий потока и величина тока будет ограниченной, поскольку зазор между соседними магнитами большой, так что через катушки в единицу времени проходит меньшее количество магнитов. Это справедливо как в случае одинаковой ориентации магнитов, так и в случае, когда их ориентация меняется. Другими словами, если магниты имеют одинаковую ориентацию (т.е. N-S/N-S/N-S или S-N/S-N/S-N), то в каждую катушку сначала входят только северные полюсы или только южные полюсы магнитов, но если ориентация магнитов меняется (чередуется, т.е. N-S/S-N/N-S/S-N…), то первыми в катушки будут заходить поочередно то северные, то южные полюсы магнитов.The operation of the generator is based on creating current whenever the magnet passes through the coil of the coil. When the north pole of the magnet enters the winding, the current flows in one direction, and when the south pole of the same magnet enters the same winding, the current flows in the opposite direction. The generator uses this principle to create a continuous current flowing as a result of the continuous passage of magnets in the housing, and thus the passage of their magnetic field through the coils in the housing chamber. The circle formed by the magnets, which continuously passes through the centers of the coils, is an infinite supply of magnets that continuously pass through a series of coils and thereby cause a continuous current to flow through them. To achieve maximum effect, the orientation of the magnets in the continuous annular housing is important. This is due to the fact that the position, density and speed of movement and, accordingly, changes in the annular magnetic flux influence the magnitude of the current. If neighboring magnets are far away from each other, so that their magnetic fields do not affect each other, then the current will be small or medium. In this case, there is no distortion of the flow lines and the current value will be limited, since the gap between adjacent magnets is large, so that fewer magnets pass through the coils per unit time. This is true both in the case of the same orientation of the magnets, and in the case when their orientation changes. In other words, if the magnets have the same orientation (i.e., NS / NS / NS or SN / SN / SN), then only the north poles or only the south poles of the magnets first enter each coil, but if the orientation of the magnets changes (alternates, t ie NS / SN / NS / SN ...), then the north and south poles of the magnets will be the first to enter the coils alternately.
К недостаткам генератора прототипа следует отнести сложность конструкции и, как следствие, низкие надежность и эффективность, обусловленные размещением внутреннего корпуса с магнитами на вращающихся опорах малого диаметра с приводами, которые не обеспечивают хорошую механическую связь, имеют повышенное сопротивление трения, а также сокращают полезную длину тора с внешними дугообразными корпусами, так как конструкция при увеличении размеров деформируется, а повысить прочность невозможно, так как увеличивается рабочий зазор между магнитами и катушками что приводит к большим потерям энергии.The disadvantages of the prototype generator include the complexity of the design and, as a consequence, low reliability and efficiency due to the placement of the inner case with magnets on rotating supports of small diameter with drives that do not provide good mechanical connection, have increased friction resistance, and also reduce the useful torus length with external arcuate cases, since the structure deforms with increasing dimensions, and it is impossible to increase strength, since the working gap between the threads and coils resulting in large energy losses.
Общими существенными признаками заявленного магнитоэлектрического генератора является то, что магнитоэлектрический генератор содержит множество катушек с выводами обмоток, расположенных на корпусе статора по дуге окружности так, что центры внутренних отверстий каждой обмотки находятся на этой окружности, соосно центрам внутренних отверстий статорных катушек по дуге окружности расположены на носителе с промежутками между собой постоянные магниты, вписанные внутри торообразной полости, образованной статорными катушками и направленные полюсами вдоль указанной окружности, с возможностью перемещения, а также элемент привода, связанный с носителем магнитов.Common essential features of the claimed magnetoelectric generator is that the magnetoelectric generator contains many coils with leads of the windings located on the stator housing along a circular arc so that the centers of the internal holes of each winding are located on this circle, aligned with the centers of the internal holes of the stator coils along the circular arc medium with gaps between each other permanent magnets inscribed inside a toroidal cavity formed by stator coils and direction nye poles along the circumference of said movably, and the drive element associated with the magnet carrier.
Целью является упрощение конструкции, уменьшение металлоемкости, повышение надежности и эффективности работы, обеспечение возможности изготавливать магнитоэлектрические генераторы больших размеров.The goal is to simplify the design, reduce metal consumption, increase reliability and work efficiency, provide the ability to produce large-size magnetoelectric generators.
Существенными признаками является то, что магнитоэлектрический генератор содержит множество катушек с выводами обмоток, расположенных на корпусе статора по дуге окружности так, что центры внутренних отверстий каждой обмотки находятся на этой окружности, соосно центрам внутренних отверстий статорных катушек по дуге окружности расположены на носителе с промежутками между собой постоянные магниты, вписанные внутри торообразной полости, образованной статорными катушками и направленные полюсами вдоль указанной окружности, с возможностью перемещения, а также элемент привода, связанный с носителем магнитов, причем носитель постоянных магнитов выполнен в виде немагнитного диска, установленного на валу привода, катушки выполнены из не менее двух обмоток, каждая из обмоток изогнута в виде двух разомкнутых колец - первого и второго, являющихся рабочей частью обмоток, причем расстояние между разомкнутыми кольцами каждой обмотки равно длине постоянного магнита, разомкнутые кольца соединены между собой продольными участками этих обмоток, в каждой катушке разомкнутые кольца первого номера последующих обмоток размещают соосно по дуге окружности между разомкнутыми двумя кольцами предыдущих обмоток, а разъем колец развернут в направлении центра вращения диска носителя на валу привода и превышает толщину носителя постоянных магнитов.The essential features are that the magnetoelectric generator contains many coils with leads of the windings located on the stator housing along a circular arc so that the centers of the internal holes of each winding are located on this circle, coaxial with the centers of the internal holes of the stator coils along the circular arc located on the carrier with gaps between are permanent magnets inscribed inside a toroidal cavity formed by stator coils and directed by poles along a specified circle, with the possibility of movement, as well as the drive element associated with the magnet carrier, and the permanent magnet carrier is made in the form of a non-magnetic disk mounted on the drive shaft, the coils are made of at least two windings, each of the windings is curved in the form of two open rings - the first and second, being the working part of the windings, and the distance between the open rings of each winding is equal to the length of the permanent magnet, the open rings are interconnected by longitudinal sections of these windings, in each coil open rings ervogo numbers of subsequent windings coaxially arranged on a circular arc between the open windings of the two preceding rings, the rings and the connector is deployed in the disk rotational direction of the center support for the drive shaft and greater than the thickness of the carrier of the permanent magnets.
Корпус статора выполнен из немагнитного материала.The stator housing is made of non-magnetic material.
Разомкнутые кольца каждой обмотки в катушках соединены П-образно изогнутыми продольными участками, которые разнесены веером с возможностью исключения взаимопересечения.The open rings of each winding in the coils are connected by a U-shaped curved longitudinal sections, which are fan-spaced with the possibility of mutual intersection.
Катушки выполнены модулями в виде пустотелых корпусов из тонкого диэлектрического материала, в которых размещены обмотки и залиты неэлектропроводным компаундом.The coils are made by modules in the form of hollow housings made of thin dielectric material, in which the windings are placed and filled with a non-conductive compound.
Постоянные магниты расположены согласованно между собой на равных расстояниях друг от друга, исключающих образование последовательной замкнутой магнитной цепи, или магниты на носителе закрепляют встречно, на расстоянии, обеспечивающем взаимодействие магнитных полей между соседними магнитами.Permanent magnets are arranged in harmony with each other at equal distances from each other, eliminating the formation of a sequential closed magnetic circuit, or the magnets on the carrier are fixed in the opposite direction, at a distance that ensures the interaction of magnetic fields between adjacent magnets.
Носитель - диск из немагнитного материала - закреплен на валу, установленном в радиально-упорных подшипниках, закрепленных в корпусе статора.The carrier - a disk of non-magnetic material - is mounted on a shaft mounted in angular contact bearings mounted in the stator housing.
Разъем колец обмоток и разъем в образующей отверстий в катушках превышает толщину носителя постоянных магнитов на размер, соответствующий допускаемым отклонениям размеров и деформаций конструкции.The connector of the winding rings and the connector in the generatrix of the holes in the coils exceeds the thickness of the permanent magnet carrier by a size corresponding to the permissible deviations of the dimensions and deformations of the structure.
Существенными отличительными признаками, действительными во всех случаях, является то, что носитель постоянных магнитов выполнен в виде немагнитного диска, установленного на валу привода, катушки выполнены из не менее двух обмоток, каждая из обмоток изогнута в виде двух разомкнутых колец - первого и второго, являющихся рабочей частью обмоток, причем расстояние между разомкнутыми кольцами каждой обмотки равно длине постоянного магнита, разомкнутые кольца соединены между собой продольными участками этих обмоток, в каждой катушке разомкнутые кольца первого номера последующих обмоток размещают соосно по дуге окружности между разомкнутыми двумя кольцами предыдущих обмоток, а разъем колец развернут в направлении центра диска носителя и превышает толщину диска носителя постоянных магнитов.The essential distinguishing features, valid in all cases, is that the permanent magnet carrier is made in the form of a non-magnetic disk mounted on the drive shaft, the coils are made of at least two windings, each of the windings is curved in the form of two open rings - the first and second, which are the working part of the windings, and the distance between the open rings of each winding is equal to the length of the permanent magnet, the open rings are interconnected by longitudinal sections of these windings, in each coil is open The dark rings of the first number of subsequent windings are placed coaxially in an arc of a circle between the open two rings of the previous windings, and the ring connector is deployed in the direction of the center of the carrier disk and exceeds the thickness of the permanent magnet carrier disk.
Существенными отличительными признаками, действительными в отдельных случаях, является то, что корпус статора выполнен из немагнитного материала.Significant distinguishing features, valid in some cases, is that the stator housing is made of non-magnetic material.
Разомкнутые кольца каждой обмотки в катушках соединены П-образно изогнутыми продольными участками, которые разнесены веером с возможностью исключения взаимопересечения.The open rings of each winding in the coils are connected by a U-shaped curved longitudinal sections, which are fan-spaced with the possibility of mutual intersection.
Катушки выполнены модулями в виде пустотелых корпусов из тонкого диэлектрического материала, в которых размещены обмотки и залиты неэлектропроводным компаундом.The coils are made by modules in the form of hollow housings made of thin dielectric material, in which the windings are placed and filled with a non-conductive compound.
Постоянные магниты расположены согласованно между собой на равных расстояниях друг от друга, исключающих образование последовательной замкнутой магнитной цепи.Permanent magnets are arranged in concert with each other at equal distances from each other, eliminating the formation of a sequential closed magnetic circuit.
Магниты на носителе закрепляют встречно, на расстоянии, обеспечивающем взаимодействие магнитных полей между соседними магнитами.The magnets on the carrier are fixed in opposite directions, at a distance that ensures the interaction of magnetic fields between adjacent magnets.
Носитель закреплен на валу, установленном в радиально-упорных подшипниках, закрепленных в корпусе статора.The carrier is mounted on a shaft mounted in angular contact bearings mounted in the stator housing.
Разъем колец обмоток и разъем в образующей отверстий в катушках превышает толщину носителя постоянных магнитов на размер, соответствующий допускаемым отклонениям размеров и деформаций конструкции.The connector of the winding rings and the connector in the generatrix of the holes in the coils exceeds the thickness of the permanent magnet carrier by a size corresponding to the permissible deviations of the dimensions and deformations of the structure.
То, что носитель постоянных магнитов выполнен в виде немагнитного диска, установленного на валу привода, и для возможности осуществления такой конструкции катушки выполнены из не менее двух обмоток и каждая из обмоток изогнута в виде двух разомкнутых колец - первого и второго, являющихся рабочей частью обмоток, причем расстояние между разомкнутыми кольцами каждой обмотки равно длине постоянного магнита, разомкнутые кольца соединены между собой продольными участками этих обмоток, в каждой катушке разомкнутые кольца первого номера последующих обмоток размещают соосно по дуге окружности между разомкнутыми двумя кольцами предыдущих обмоток, а разъем колец развернут в направлении центра диска носителя на валу привода и превышает толщину носителя постоянных магнитов, упрощена конструкция с обеспечением простого надежного не допускающего радиального биения и осевого смещения крепления носителя постоянных магнитов, в результате нет необходимости в сердечниках из электротехнической стали внутри катушек, при обеспечении необходимого магнитного поля воздействующего на обмотки катушек, которые с минимальным рабочим зазором размещены относительно постоянных работы повышена, так как отсутствие сердечников в катушках статора обеспечило отсутствие сил торможения при отсутствии подключенных к генератору потребителей и обеспечивает возможность разгона генератора с плавным увеличением нагрузки. Также обеспечена возможность изготовления магнитоэлектрических генераторов больших размеров, поскольку как на подшипниках качения, так и на подшипниках скольжения с обеспечением вращения ротора на них можно выполнить ротор любого необходимого размера.The fact that the carrier of permanent magnets is made in the form of a non-magnetic disk mounted on the drive shaft, and for the possibility of implementing such a design, the coils are made of at least two windings and each of the windings is curved in the form of two open rings - the first and second, which are the working part of the windings, moreover, the distance between the open rings of each winding is equal to the length of the permanent magnet, the open rings are interconnected by longitudinal sections of these windings, in each coil the open rings of the first number after blowing windings are placed coaxially in an arc of a circle between the open two rings of the previous windings, and the ring connector is deployed in the direction of the center of the carrier disk on the drive shaft and exceeds the thickness of the permanent magnet carrier, the design is simplified by providing a simple reliable non-radial runout and axial displacement of the permanent magnet carrier , as a result, there is no need for cores of electrical steel inside the coils, while ensuring the necessary magnetic field acting on the windings of coils, which are placed with a minimum working gap relative to continuous operation, are increased, since the absence of cores in the stator coils ensured the absence of braking forces in the absence of consumers connected to the generator and makes it possible to accelerate the generator with a smooth increase in load. It is also possible to manufacture magnetoelectric generators of large sizes, since both on rolling bearings and on sliding bearings with the provision of rotor rotation, a rotor of any desired size can be made on them.
На фиг. 1 показан заявляемый магнитоэлектрический генератор в разрезе;In FIG. 1 shows the inventive magnetoelectric generator in section;
На фиг. 2 показано сечение А-А, магнитоэлектрический генератор в осевом направлении без крышки;In FIG. 2 shows a section AA, a magnetoelectric generator in the axial direction without a cover;
На фиг. 3 показан внешний вид одной катушки статора;In FIG. 3 shows the appearance of one stator coil;
На фиг. 4 показан вид сбоку на обмотки катушки статора;In FIG. 4 shows a side view of the stator coil windings;
На фиг. 5 показан вид на обмотки катушки в направлении оси окружности;In FIG. 5 shows a view of the coil windings in the direction of the axis of the circle;
На фиг. 6 показана в аксонометрии одна обмотка;In FIG. 6 is a perspective view of one winding;
На фиг. 7 показано распределение магнитных силовых линий и направление тока при прохождении магнита сквозь разомкнутые кольца обмотки.In FIG. Figure 7 shows the distribution of magnetic lines of force and the direction of the current as the magnet passes through open winding rings.
Магнитоэлектрический генератор (см. фиг. 1 и фиг. 2) содержит статорные катушки 1, которые закреплены на немагнитном основании корпуса 2, так что центры внутренних отверстий каждой обмотки находятся на этой окружности, соосно центрам внутренних отверстий статорных катушек по дуге окружности расположены на носителе, немагнитном диске 4 ротора, согласованно между собой на равных расстояниях друг от друга постоянные магниты 3, в описанном конкретном случае, цилиндрические, вписанные внутри торообразной полости, образованной статорными катушками 1.The magnetoelectric generator (see Fig. 1 and Fig. 2) contains
Диск 4 соединен неподвижно с валом 5, который закреплен с помощью радиально-упорных подшипников 6 и сальниковых крышек 7 на основании корпуса 2 статора и в крышке 8.The
Постоянные магниты могут иметь не только круглое поперечное сечение, также возможно выполнение магнитов торообразной формы, разрезанных на одинаковые детали в поперечном радиальном направлении, что выгодно при необходимости использования длинных относительно окружности магнитов.Permanent magnets can have not only a circular cross section, it is also possible to make magnets of a toroidal shape, cut into identical parts in the transverse radial direction, which is advantageous if it is necessary to use magnets long with respect to the circumference.
Статорные катушки 1 залиты электроизоляционным компаундом и имеют выводы 9 и 10 (на фиг. 3 хорошо видна форма корпуса катушек), соответствующие началам и концам обмоток 11, 12, 13, 14 (Фиг. 4 и фиг. 5), которые входят в состав этих катушек 1 и отверстия 15 для прохода магнитов 3. В катушках 1 отверстие несплошное и имеет щель по образующей в сторону центра диска 4, разъем колец обмоток и разъем в образующей отверстий 15 катушек превышают толщину носителя постоянных магнитов диска 4 из немагнитного материала на размер, соответствующий допускаемым отклонениям размеров при изготовлении и деформаций конструкции в работе. Этот размер на фиг. 3 обозначен буквой h и таким образом получена конструкция, в которой рабочая часть - кольца обмоток - имеет дугу более 300°.The stator coils 1 are filled with an electrical insulating compound and have
На Фиг. 4 показаны обмотки катушки 1 без компаунда. Четыре обмотки 11, 12, 13, 14, образованные витками проводов, каждая из обмоток изогнута в виде двух разомкнутых колец - первого и второго, являющихся рабочей частью обмоток, причем расстояние между разомкнутыми кольцами каждой обмотки равно длине постоянного магнита 3, разомкнутые кольца соединены между собой продольными участками этих обмоток, причем при большом количестве обмоток в катушках оптимальным является то, что продольные участки выполнены П-образно изогнутыми и разнесены веером с возможностью исключения взаимопересечения. Также в каждой катушке разомкнутые кольца первого номера последующих обмоток размещают соосно по дуге окружности между разомкнутыми двумя кольцами предыдущих обмоток.In FIG. 4 shows the windings of
На фиг. 5 видна крайняя часть обмотки 11 (первое разомкнутое кольцо) и проекции продольных участков 16 и 17 этой обмотки, а также проекции продольных участков 18, 19, 20, 21, 22, 23 остальных трех обмоток 12, 13 и 14. Принципиально форма обмоток представлена на фиг. 6, относится ко всем обмоткам 11, 12, 13, 14 имеет вид разомкнутых колец 24 - первый номер и 25 - второй номер, которые соединены П-образно изогнутыми продольными участками из частей 26 и 27. Величины k длины перпендикулярных частей 26 может быть от 0 мм - для обмотки 11 до трех (и не менее) диаметров сечения обмоток - для обмотки 14, т.е. диапазон от k=0 до k≥3d, где d - диаметр сечения обмоток. При укладке для огибания одних обмоток другими участки 26 и 27 могут изгибаться до размера диаметра сечения обмотки. На фиг. 4 хорошо видно, как разомкнутые кольца первого номера обмоток 12, 13 и 14 размещены соосно по дуге окружности между разомкнутыми двумя кольцами обмотки 11 и предыдущих им обмоток.In FIG. 5 shows the extreme part of the winding 11 (the first open ring) and the projection of the
Выводы 9 и 10 обмоток путем соединения между собой по различным схемам, обеспечивают нужные режимы: низковольтный сильноточный (параллельное соединение с диодами - по числу обмоток); высоковольтный слаботочный (последовательное соединение с выпрямлением); многофазный - по числу постоянных магнитов, сильноточный (параллельное соединение без выпрямления). Но схема не показана, так как понятна специалистам и не является предметом данного изобретения.
Также, при необходимости уменьшения габаритов и при увеличении удельной мощности генератора, магниты 3 на носителе 4 закрепляют встречно, на расстоянии, обеспечивающем взаимодействие магнитных полей между соседними магнитами, в этом случае магнитное поле в зоне катушек усиливается.Also, if it is necessary to reduce the dimensions and increase the specific power of the generator, the
Катушки 1 выполнены модулями в виде одинаковых пустотелых корпусов 29 (см. фиг. 2) из тонкого диэлектрического материала, в которых размещены обмотки и залиты неэлектропроводным компаундом, конструкция хорошо видна на фиг. 3.The
Генератор работает следующим образом.The generator operates as follows.
Вал 5 ротора приводится во вращение внешней силой (ветра или гидропотока) и вместе с ним вращается немагнитный диск 4 с постоянными магнитами 3. Как показано на Фиг.7, магнитные силовые линии 28 пересекают проводники двух разомкнутых колец обмоток - первого 24 и второго 25, являющихся рабочей частью обмоток, причем расстояние между разомкнутыми кольцами каждой обмотки равно длине постоянного магнита 3 и наводят в них согласованные по направлению и равные по величине электродвижущие силы. Электрический ток, направленный от зрителя обозначен значком (+) и к зрителю - (•). Очевидно, что при равенстве расстояния между частями 24 и 25 обмоток 1 и длиной магнита 3 будет обеспечиваться баланс токов в частях обмоток 24 и 25 и полное использование энергии магнитного поля перемещающегося магнита 3.The
Claims (8)
что носитель постоянных магнитов выполнен в виде немагнитного диска, установленного на валу привода, катушки выполнены из не менее двух обмоток, каждая из обмоток изогнута в виде двух разомкнутых колец - первого и второго, являющихся рабочей частью обмоток, причем расстояние между разомкнутыми кольцами каждой обмотки равно длине постоянного магнита, разомкнутые кольца соединены между собой продольными участками этих обмоток, в каждой катушке разомкнутые кольца первого номера последующих обмоток размещают соосно по дуге окружности между разомкнутыми кольцами предыдущих обмоток, а разъем колец развернут в направлении центра диска носителя и превышает толщину диска носителя постоянных магнитов.1. A magnetoelectric generator comprising a plurality of coils with leads of windings located on the stator housing along a circular arc so that the centers of the inner holes of each winding are located on this circle, aligned with the centers of the internal holes of the stator windings along the circular arc with permanent magnets inscribed inside a toroidal cavity formed by stator coils with windings and directed by poles along a specified circle, with the possibility of movement, as well as ment actuator associated with the magnet carrier, wherein
that the carrier of permanent magnets is made in the form of a non-magnetic disk mounted on the drive shaft, the coils are made of at least two windings, each of the windings is curved in the form of two open rings - the first and second, which are the working part of the windings, and the distance between the open rings of each winding is equal to the length of the permanent magnet, open rings are interconnected by longitudinal sections of these windings, in each coil the open rings of the first number of subsequent windings are placed coaxially along an arc of a circle between y open ring previous windings, and the connector ring is deployed in the carrier disk center direction and exceeds the thickness of the disk carrier of the permanent magnets.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UAA201307702 | 2013-06-17 | ||
UAA201307702A UA107615C2 (en) | 2013-06-17 | 2013-06-17 | magnetoelectric GENERATOR |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014124560A RU2014124560A (en) | 2015-12-27 |
RU2577527C2 true RU2577527C2 (en) | 2016-03-20 |
Family
ID=55023210
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014124560/07A RU2577527C2 (en) | 2013-06-17 | 2014-06-17 | Magnetoelectric generator |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2577527C2 (en) |
UA (1) | UA107615C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2765979C2 (en) * | 2017-06-21 | 2022-02-07 | ИНТЕЛЛИТЕК ПиТиВай ЛТД. | Improved magnetic coupling assembly |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017014713A1 (en) * | 2015-07-20 | 2017-01-26 | Александр Вилиорович АМИТОВ | Magnetoelectric generator |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5798591A (en) * | 1993-07-19 | 1998-08-25 | T-Flux Pty Limited | Electromagnetic machine with permanent magnet rotor |
RU2153756C2 (en) * | 1995-03-20 | 2000-07-27 | Чарлз Чейл Делерно | Electric current generator |
RU2178940C2 (en) * | 1997-02-18 | 2002-01-27 | Тучин Борис Тимофеевич | Electric power generator |
US20040119356A1 (en) * | 1998-10-21 | 2004-06-24 | Werner Anwander | Electric machine having electric coils and permanent magnets |
RU2353045C1 (en) * | 2007-07-11 | 2009-04-20 | Евгений Александрович Бурмистров | Electrical machine with constant magnet |
RU2427067C1 (en) * | 2009-12-25 | 2011-08-20 | Сергей Михайлович Есаков | Magnetoelectric generator |
-
2013
- 2013-06-17 UA UAA201307702A patent/UA107615C2/en unknown
-
2014
- 2014-06-17 RU RU2014124560/07A patent/RU2577527C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5798591A (en) * | 1993-07-19 | 1998-08-25 | T-Flux Pty Limited | Electromagnetic machine with permanent magnet rotor |
RU2153756C2 (en) * | 1995-03-20 | 2000-07-27 | Чарлз Чейл Делерно | Electric current generator |
RU2178940C2 (en) * | 1997-02-18 | 2002-01-27 | Тучин Борис Тимофеевич | Electric power generator |
US20040119356A1 (en) * | 1998-10-21 | 2004-06-24 | Werner Anwander | Electric machine having electric coils and permanent magnets |
RU2353045C1 (en) * | 2007-07-11 | 2009-04-20 | Евгений Александрович Бурмистров | Electrical machine with constant magnet |
RU2427067C1 (en) * | 2009-12-25 | 2011-08-20 | Сергей Михайлович Есаков | Magnetoelectric generator |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2765979C2 (en) * | 2017-06-21 | 2022-02-07 | ИНТЕЛЛИТЕК ПиТиВай ЛТД. | Improved magnetic coupling assembly |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
UA107615C2 (en) | 2015-01-26 |
RU2014124560A (en) | 2015-12-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7088029B2 (en) | Generator | |
US20050099081A1 (en) | Disk alternator | |
US8638016B2 (en) | Electromagnetic structure having a core element that extends magnetic coupling around opposing surfaces of a circular magnetic structure | |
US20220190700A1 (en) | Method and apparatus for power generation | |
RU2494520C2 (en) | Electromagnetic generator | |
JP2018518936A (en) | Electric motor | |
KR101324546B1 (en) | Time difference generator using balance of both poles | |
RU2581338C1 (en) | Magnetoelectric generator | |
US20150123507A1 (en) | Electric Generator for Wind Power Installation | |
RU2577527C2 (en) | Magnetoelectric generator | |
RU2474032C2 (en) | Magnetoelectric generator | |
RU2716011C1 (en) | Magnetoelectric generator | |
RU166555U1 (en) | DISK GENERATOR | |
US20150145260A1 (en) | Induction generator | |
RU158144U1 (en) | MAGNETO-ELECTRIC GENERATOR | |
RU2340068C1 (en) | Electrical machine with disk rotor | |
WO2017014713A1 (en) | Magnetoelectric generator | |
US2997611A (en) | Annular hysteresis electric motor | |
AU2013100035A4 (en) | Permanent Magnet Alternator for Low Speed Applications | |
RU2544341C1 (en) | Magnetoelectric generator | |
RU189529U1 (en) | Electric generator | |
RU203278U1 (en) | AXIAL DISK GENERATOR ON PERMANENT MAGNETS | |
RU139411U1 (en) | MAGNETO-ELECTRIC GENERATOR | |
JP2014057502A (en) | Power generating device suppressing cogging force | |
RU2516270C1 (en) | Permanent magnet machine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170618 |