RU2474032C2 - Magnetoelectric generator - Google Patents
Magnetoelectric generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2474032C2 RU2474032C2 RU2011109944/07A RU2011109944A RU2474032C2 RU 2474032 C2 RU2474032 C2 RU 2474032C2 RU 2011109944/07 A RU2011109944/07 A RU 2011109944/07A RU 2011109944 A RU2011109944 A RU 2011109944A RU 2474032 C2 RU2474032 C2 RU 2474032C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- stator
- windings
- shaped
- width
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники, а именно к низкооборотным электрическим генераторам, и может быть использовано, в частности, в ветроэнергетических установках.The invention relates to the field of electrical engineering, namely to low-speed electric generators, and can be used, in particular, in wind energy installations.
Известен низкооборотный магнитоэлектрический генератор, содержащий кольцеобразный ряд обмоток статора на железных сердечниках из листов или прессованного порошка железа и соответствующий кольцеобразный ряд постоянных магнитов ротора, в частности, синхронная машина с постоянной намагниченностью для синусоидального напряжения, обмотки выполнены сосредоточенными, а не распределены в пазах, сердечники с обмотками чередуются с железными сердечниками без обмоток, так что на каждом втором железном сердечнике имеется обмотка, число промежутков между сердечниками отличается от числа полюсов, при этом число промежутков между сердечниками s и число полюсов p следует выражениям |s-p|=2·m и s=12·n·m, где n и m - натуральные числа, причем машина рассчитана на трехфазное напряжение с последовательным соединением соседних катушек для получения ·m таких групп на фазу, которые могут быть соединены последовательно или параллельно, RU 2234788 С2.Known low-speed magnetoelectric generator containing an annular row of stator windings on iron cores made of sheets or pressed iron powder and a corresponding annular row of permanent rotor magnets, in particular, a synchronous machine with constant magnetization for sinusoidal voltage, the windings are concentrated and not distributed in grooves, the cores with windings alternate with iron cores without windings, so that on every second iron core there is a winding, the number of of creeks between the cores differs from the number of poles, while the number of gaps between the cores s and the number of poles p follows the expressions | sp | = 2 · m and s = 12 · n · m, where n and m are natural numbers, and the machine is designed for three-phase voltage with a series connection of adjacent coils to obtain · m of such groups per phase that can be connected in series or in parallel, RU 2234788 C2.
Недостатком этого генератора является низкий коэффициент полезного действия (кпд), поскольку обмотки в кольцеобразном ряду находятся на значительном расстоянии друг от друга, и в момент нахождения магнитов в промежутке между обмотками ЭДС в них не индуцируется.The disadvantage of this generator is the low efficiency (efficiency), since the windings in the annular row are at a considerable distance from each other, and at the time the magnets are in the gap between the windings, the EMF is not induced.
Известен также магнитоэлектрический генератор, ротор которого снабжен постоянными магнитами, а статор содержит две параллельные пластины в виде соединенных друг с другом дисков, между которыми размещены обмотки; статор имеет магнитопроводы в виде плоских колец, RU 2168062.A magnetoelectric generator is also known, the rotor of which is equipped with permanent magnets, and the stator contains two parallel plates in the form of disks connected to each other, between which windings are placed; the stator has magnetic cores in the form of flat rings, RU 2168062.
Данное техническое решение имеет тот же недостаток, что и описанный выше аналог (RU 2234788 С2): низкий коэффициент полезного действия по той же причине. Кроме того, при прохождении постоянных магнитов ротора над сердечниками обмоток статора имеет место взаимное притяжение постоянных магнитов ротора и сердечников обмоток статора (так называемый эффект «залипания» ротора), что затрудняет пуск генератора и создает интенсивный шум при его работе.This technical solution has the same drawback as the analogue described above (RU 2234788 C2): low efficiency for the same reason. In addition, when the permanent rotor magnets pass over the stator winding cores, there is a mutual attraction between the permanent rotor magnets and the stator winding cores (the so-called “sticking” effect of the rotor), which makes it difficult to start the generator and creates intense noise during its operation.
Некоторое повышение кпд генератора, уменьшение пускового момента и уровня шума в процессе работы обеспечивается в магнитоэлектрическом генераторе, ротор которого снабжен постоянными магнитами, а статор содержит две параллельные пластины, между которыми размещены кольцевые обмотки, 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, RU 94083 U1.A certain increase in generator efficiency, a decrease in starting torque and noise level during operation is provided in a magnetoelectric generator, the rotor of which is equipped with permanent magnets, and the stator contains two parallel plates, between which ring windings are placed, the rotor is made of two parallel disks mounted on the shaft, on each of which annular rows of permanent magnets located in each row are equidistantly arranged on surfaces facing each other, the polarity of the permanent magnets is of the second row alternates, while the poles of the permanent magnets of one row are facing the opposite poles of the permanent magnets of the other row, and the stator ring windings are made in the form of isosceles trapeziums, the sides of which are located radially relative to the axis of rotation of the rotor, and the sections of the ring windings in the trapezoid bases are curved along an arc , the ring windings are inserted into each other in pairs, while the
Данное техническое решение принято в качестве прототипа настоящего изобретения.This technical solution is made as a prototype of the present invention.
В этом устройстве магнитопровод включает диски ротора и постоянные магниты ротора. Однако постоянные магниты одного диска расположены на значительном расстоянии от постоянных магнитов другого диска, определяемом размерами обмоток статора. Воздушный промежуток между рядами постоянных магнитов представляет собой значительное магнитное сопротивление, существенно уменьшающее напряженность магнитного поля в контуре, что снижает индуцируемую в обмотках статора ЭДС и, соответственно, кпд генератора.In this device, the magnetic circuit includes rotor disks and permanent rotor magnets. However, the permanent magnets of one disk are located at a considerable distance from the permanent magnets of another disk, determined by the size of the stator windings. The air gap between the rows of permanent magnets represents a significant magnetic resistance, significantly reducing the magnetic field strength in the circuit, which reduces the emf induced in the stator windings and, accordingly, the generator efficiency.
Задачей настоящего изобретения является уменьшение магнитного сопротивления в магнитном контуре и, соответственно, увеличение напряженности магнитного поля, ЭДС, индуцируемой в обмотках статора, и кпд генератора.The objective of the present invention is to reduce the magnetic resistance in the magnetic circuit and, accordingly, increase the magnetic field strength, EMF induced in the stator windings, and generator efficiency.
Согласно изобретению в магнитоэлектрическом генераторе, ротор которого 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, обмотки статора размещены на U-образных сердечниках из электротехнической стали, которые укреплены на пластинах статора, ширина Bc торца U-образного сердечника составляет половину ширины B 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 статора.According to the invention, in a magnetoelectric generator, the rotor of which contains a disk mounted on a shaft, on which an annular row of permanent magnets with alternating polarity is arranged, located equidistantly relative to each other, and the stator contains two parallel plates between which the windings are placed, the stator windings are placed on U-shaped cores of electrical steel, which are mounted on the stator plates, the width B c of the end face of the U-shaped core is half the width B of the permanent magnet mouth ora, the ends of the U-shaped cores of one plate facing the ends of the U-shaped cores of the other plate and offset relative to them by a distance equal to half the width of the permanent magnet of the rotor, while the permanent magnets of the rotor are placed between the opposite ends of the U-shaped cores of the stator.
Заявителем не выявлены какие-либо технические решения, идентичные заявленному, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «Новизна».The applicant has not identified any technical solutions identical to the claimed, which allows us to conclude that the invention meets the criterion of "Novelty."
Благодаря реализации отличительных признаков изобретения обусловливается новое свойство объекта: значительно уменьшаются воздушные промежутки в магнитном контуре, поскольку зазор между концами U-образных сердечников статора и постоянными магнитами ротора может быть минимальным и зависит, практически, только от точности изготовления деталей ротора и статора генератора.Due to the implementation of the distinguishing features of the invention, a new property of the object is determined: the air gaps in the magnetic circuit are significantly reduced, since the gap between the ends of the U-shaped stator cores and the permanent rotor magnets can be minimal and depends, in practice, only on the manufacturing accuracy of the rotor and generator stator parts.
Таким образом, отличительные признаки изобретения обеспечивают важный технический результат, состоящий в уменьшении магнитного сопротивления в магнитном контуре благодаря минимизации воздушных промежутков, что позволяет увеличить напряженность магнитного поля, ЭДС, индуцируемую в обмотках, и, соответственно, повысить кпд генератора.Thus, the distinguishing features of the invention provide an important technical result, consisting in reducing the magnetic resistance in the magnetic circuit by minimizing air gaps, which allows to increase the magnetic field strength, EMF induced in the windings, and, accordingly, increase the generator efficiency.
Заявителем не выявлены источники информации, в которых содержались бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. Указанные новые свойства объекта обусловливают, по мнению заявителя, соответствие изобретения критерию «Изобретательский уровень».The applicant has not identified sources of information that would contain information about the influence of the distinguishing features of the invention on the achieved technical result. These new properties of the object determine, according to the applicant, the compliance of the invention with the criterion of "Inventive step".
Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображено:The invention is illustrated by drawings, which depict:
на фиг.1 - вид спереди с вырезом части кожуха;figure 1 is a front view with a cutout of the casing;
на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;figure 2 is a section aa in figure 1;
на фиг.3 - ротор в аксонометрии;figure 3 - rotor in a perspective view;
на фиг.4 - U-образный сердечник с обмоткой.figure 4 - U-shaped core with a winding.
Магнитоэлектрический генератор включает ротор, содержащий диск 1, на котором размещен кольцеобразный ряд постоянных магнитов 2 прямоугольной формы. Полярность постоянных магнитов 2 чередуется (фиг.1). Магниты 2 расположены эквидистантно относительно друг друга. Статор генератора содержит две параллельные пластины 3 и 4, выполненные из немагнитного материала, в частности, алюминиевого сплава, обмотки 5 статора размещены в пространстве между пластинами 3, 4 на U-образых сердечниках 6 из электротехнической стали, которые укреплены с помощью винтов на пластинах 3, 4. Длина L постоянного магнита 2 равна длине Lc торца U-образного сердечника 6. Ширина Bc торца U-образного сердечника равна половине ширины B постоянного магнита 2. Концы U-образных сердечников, укрепленных на пластине 3, обращены навстречу концам U-образных сердечников, укрепленных на пластине 4, и смещены относительно них на расстояние, равное половине ширины B постоянного магнита 2 ротора. Диск 1 ротора укреплен на валу 7 ротора посредством шпоночного соединения. Вал 7 сопряжен с пластинами 3, 4 посредством подшипников 8. Пластины 3 и 4 стянуты шпильками 9, обеспечивающими жесткость конструкции. Постоянные магниты 2 размещены между встречными концами U-образных сердечников 6, стянуты бандажной лентой 11 из немагнитного материала и залиты эпоксидным компаундом 10; конструкция закрыта кожухом 12.The magnetoelectric generator includes a rotor containing a
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
При вращении вала 7 с диском 1 к концам U-образных сердечников 6, чередуясь, подходят полюса постоянных магнитов 2 противоположной полярности, что приводит к перемагничиванию сердечников 6 и, соответственно, к изменению магнитного поля, индуцирующего ЭДС в витках обмоток 5. Поскольку обмотки 5 (в отличие от прототипа) не находятся в зазоре между полюсами магнитов 2 и U-образными сердечниками, этот зазор может быть минимальным и зависит только от точности изготовления и жесткости конструкции в целом. Благодаря минимальному значению указанного зазора увеличивается напряженность магнитного поля, уменьшаются потери в магнитном контуре, возрастает ЭДС, индуцируемая в обмотках 5, и, соответственно, увеличивается кпд генератора.When rotating the
Так как концы U-образных сердечников одной пластины смещены относительно концов другой пластины на расстояние, равное половине ширины постоянного магнита ротора, а ширина U-образного сердечника равна половине ширины постоянного магнита ротора, исключается так называемый эффект «залипания» ротора, затрудняющий пуск генератора и создающий интенсивный шум при его работе, поскольку магнитное поле U-образных сердечников 6 одного ряда уравновешивает воздействие на постоянные магниты 2 магнитного поля U-образных сердечников другого ряда. Таким образом, при любом положении ротора суммарная составляющая магнитных сил, действующих на ротор, равна нулю.Since the ends of the U-shaped cores of one plate are displaced relative to the ends of the other plate by a distance equal to half the width of the permanent magnet of the rotor, and the width of the U-shaped core is equal to half the width of the permanent magnet of the rotor, the so-called “sticking” effect of the rotor, making it difficult to start the generator and creating intense noise during its operation, since the magnetic field of the
Для изготовления устройства использованы известные конструкционные материалы и заводское оборудование. Это обстоятельство, по мнению заявителя, позволяет сделать вывод о том, что данное изобретение соответствует критерию «Промышленная применимость».For the manufacture of the device used well-known structural materials and factory equipment. This circumstance, according to the applicant, allows us to conclude that this invention meets the criterion of "Industrial applicability".
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011109944/07A RU2474032C2 (en) | 2011-03-16 | 2011-03-16 | Magnetoelectric generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011109944/07A RU2474032C2 (en) | 2011-03-16 | 2011-03-16 | Magnetoelectric generator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011109944A RU2011109944A (en) | 2012-09-27 |
RU2474032C2 true RU2474032C2 (en) | 2013-01-27 |
Family
ID=47077918
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011109944/07A RU2474032C2 (en) | 2011-03-16 | 2011-03-16 | Magnetoelectric generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2474032C2 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015043609A1 (en) * | 2013-09-24 | 2015-04-02 | Сергей Евгеньевич УГЛОВСКИЙ | Disk-based dual-stator permanent magnet alternating current generator |
WO2017014616A1 (en) * | 2015-07-23 | 2017-01-26 | Александр Валентинович САХНОВ | Asynchronous electromagnetic motor |
RU2634588C2 (en) * | 2015-01-12 | 2017-11-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Segmental electrical generator stator |
RU2720493C1 (en) * | 2019-05-21 | 2020-04-30 | Павел Юрьевич Маханьков | Synchronous motor-generator with segmented stator and double-loop magnetic system on permanent magnets |
RU2773361C1 (en) * | 2021-04-23 | 2022-06-02 | Борис Николаевич Кривов | Electric coil machine |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112281096B (en) * | 2020-10-10 | 2022-03-04 | 内蒙古科技大学 | A kind of electromagnetic energy grain refinement device and method for aluminum alloy grain refinement |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2076434C1 (en) * | 1992-07-14 | 1997-03-27 | Михеев Владимир Иванович | Socket non-contact electric machine |
FR2742937A1 (en) * | 1995-12-21 | 1997-06-27 | Jeumont Ind | VEHICLE DRIVE DEVICE |
RU2127939C1 (en) * | 1997-08-19 | 1999-03-20 | Предприятие "Технократ" | End-mounted composite generator |
RU2130679C1 (en) * | 1994-04-11 | 1999-05-20 | Владимир Никитич Счисленок | Permanent-magnet ac generator |
CN2388770Y (en) * | 1999-09-23 | 2000-07-19 | 杨志坚 | Double-disk magnetoelectric generator |
RU2168062C1 (en) * | 1999-12-07 | 2001-05-27 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники им. Б.Е. Веденеева" | Windmill generator |
RU2234788C2 (en) * | 1999-05-25 | 2004-08-20 | Смарт Мотор Ас | Electrical machine |
GB2442622A (en) * | 2006-08-04 | 2008-04-09 | Clean Current Power Systems Inc | Axial air gap machine having stator and rotor discs formed of multiple detachable segments |
RU94083U1 (en) * | 2009-12-25 | 2010-05-10 | Сергей Михайлович Есаков | MAGNETO-ELECTRIC GENERATOR |
US7777383B2 (en) * | 2005-08-24 | 2010-08-17 | Doris Wilsdorf | MP-A and MP-T machines, multipolar machines for alternating and three-phase currents |
CN101917101A (en) * | 2010-08-06 | 2010-12-15 | 国电联合动力技术有限公司 | Double-stator direct-drive permanent magnet wind powered generator |
-
2011
- 2011-03-16 RU RU2011109944/07A patent/RU2474032C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2076434C1 (en) * | 1992-07-14 | 1997-03-27 | Михеев Владимир Иванович | Socket non-contact electric machine |
RU2130679C1 (en) * | 1994-04-11 | 1999-05-20 | Владимир Никитич Счисленок | Permanent-magnet ac generator |
FR2742937A1 (en) * | 1995-12-21 | 1997-06-27 | Jeumont Ind | VEHICLE DRIVE DEVICE |
RU2127939C1 (en) * | 1997-08-19 | 1999-03-20 | Предприятие "Технократ" | End-mounted composite generator |
RU2234788C2 (en) * | 1999-05-25 | 2004-08-20 | Смарт Мотор Ас | Electrical machine |
CN2388770Y (en) * | 1999-09-23 | 2000-07-19 | 杨志坚 | Double-disk magnetoelectric generator |
RU2168062C1 (en) * | 1999-12-07 | 2001-05-27 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники им. Б.Е. Веденеева" | Windmill generator |
US7777383B2 (en) * | 2005-08-24 | 2010-08-17 | Doris Wilsdorf | MP-A and MP-T machines, multipolar machines for alternating and three-phase currents |
GB2442622A (en) * | 2006-08-04 | 2008-04-09 | Clean Current Power Systems Inc | Axial air gap machine having stator and rotor discs formed of multiple detachable segments |
RU94083U1 (en) * | 2009-12-25 | 2010-05-10 | Сергей Михайлович Есаков | MAGNETO-ELECTRIC GENERATOR |
CN101917101A (en) * | 2010-08-06 | 2010-12-15 | 国电联合动力技术有限公司 | Double-stator direct-drive permanent magnet wind powered generator |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015043609A1 (en) * | 2013-09-24 | 2015-04-02 | Сергей Евгеньевич УГЛОВСКИЙ | Disk-based dual-stator permanent magnet alternating current generator |
RU2634588C2 (en) * | 2015-01-12 | 2017-11-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Segmental electrical generator stator |
WO2017014616A1 (en) * | 2015-07-23 | 2017-01-26 | Александр Валентинович САХНОВ | Asynchronous electromagnetic motor |
RU2720493C1 (en) * | 2019-05-21 | 2020-04-30 | Павел Юрьевич Маханьков | Synchronous motor-generator with segmented stator and double-loop magnetic system on permanent magnets |
WO2020236035A1 (en) * | 2019-05-21 | 2020-11-26 | Makhankov Pavel | Synchronous machine with a segmented stator and a multi-contour magnetic system based on permanent magnets |
RU2773361C1 (en) * | 2021-04-23 | 2022-06-02 | Борис Николаевич Кривов | Electric coil machine |
RU2802788C1 (en) * | 2022-06-30 | 2023-09-04 | Общество с ограниченной ответственностью "Дорнадзор" | Two-phase synchronous switched reluctance electric machine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011109944A (en) | 2012-09-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU109349U1 (en) | MAGNETO-ELECTRIC GENERATOR | |
RU2427067C1 (en) | Magnetoelectric generator | |
CN105245073B (en) | Stator permanent magnetic type double-salient-pole disc type electric machine | |
RU2494520C2 (en) | Electromagnetic generator | |
CN104821668B (en) | A kind of stator permanent magnetic type electric | |
RU2474032C2 (en) | Magnetoelectric generator | |
RU2515998C1 (en) | Magnetoelectric generator | |
RU2581338C1 (en) | Magnetoelectric generator | |
RU2013139388A (en) | MAGNETIC REDUCED SYNCHRONOUS MOTOR | |
KR101614685B1 (en) | Wound field type synchronous motor and rotor thereof | |
RU94083U1 (en) | MAGNETO-ELECTRIC GENERATOR | |
RU2506688C2 (en) | Magnetoelectric generator | |
RU2534046C1 (en) | Electric power generator | |
MX2011002583A (en) | Permanent magnet rotor and motor using the same. | |
RU115978U1 (en) | MAGNETO-ELECTRIC GENERATOR | |
RU158144U1 (en) | MAGNETO-ELECTRIC GENERATOR | |
RU127265U1 (en) | MAGNETO-ELECTRIC GENERATOR | |
RU109346U1 (en) | MAGNETO-ELECTRIC GENERATOR | |
RU2544341C1 (en) | Magnetoelectric generator | |
RU139411U1 (en) | MAGNETO-ELECTRIC GENERATOR | |
RU115977U1 (en) | MAGNETO-ELECTRIC GENERATOR | |
RU2521048C1 (en) | Magnetoelectric generator | |
RU135859U1 (en) | MAGNETO-ELECTRIC GENERATOR | |
RU2516270C1 (en) | Permanent magnet machine | |
RU152538U1 (en) | MAGNETO-ELECTRIC GENERATOR |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140317 |