RU2510565C1 - Low-speed current generator - Google Patents
Low-speed current generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2510565C1 RU2510565C1 RU2012149684/07A RU2012149684A RU2510565C1 RU 2510565 C1 RU2510565 C1 RU 2510565C1 RU 2012149684/07 A RU2012149684/07 A RU 2012149684/07A RU 2012149684 A RU2012149684 A RU 2012149684A RU 2510565 C1 RU2510565 C1 RU 2510565C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stator
- low
- generator
- rotor
- magnetic
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при создании магнитоэлектрических генераторов тока для ветряных электростанций и микро ГЭС, в которых используется энергия низкоскоростных носителей, например, ветра, течений рек и устойчивых подводных течений.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used to create magnetoelectric current generators for wind power plants and micro hydroelectric power stations, which use the energy of low-speed carriers, for example, wind, river flows and stable underwater currents.
Известен генератор тока, содержащий корпус с подшипниками, удерживающими вал, дисковые магнитопроводы и аксиально намагниченные основные постоянные магниты с чередующейся полярностью, катушки обмоток статора, датчики положения ротора, блок управления, дополнительные ряды постоянных магнитов, размещенные между основными магнитами, причем, постоянные магниты установлены в обоймах, соединены между собой с образованием корпуса и тороидальных зазоров, в пространстве которых размещены электрические блоки, причем, чередующиеся магнитные поля магнитов направлены навстречу друг другу, а выводы датчиков положения ротора подключены к контактам диэлектрического кольца и через отверстия этого кольца и полого вала подключены к управляющим входам блока управления, а фазовые секции катушек также подключены к контактам диэлектрического кольца, а в рядах электрических блоков соединены последовательно или параллельно или последовательно-параллельно и через отверстия диэлектрических колец и полого вала присоединены к нагрузке, а другими выводами - к силовым ключам блока управления [RU 2147155 C1, H02K 29/06, 04.12.1998].A known current generator comprising a housing with bearings holding the shaft, disk magnetic circuits and axially magnetized main permanent magnets with alternating polarity, stator winding coils, rotor position sensors, control unit, additional rows of permanent magnets placed between the main magnets, and the permanent magnets are installed in clips, interconnected with the formation of the housing and toroidal gaps, in the space of which are placed electrical units, moreover, alternating magnetic The fraction of magnets is directed towards each other, and the conclusions of the rotor position sensors are connected to the contacts of the dielectric ring and through the holes of this ring and the hollow shaft are connected to the control inputs of the control unit, and the phase sections of the coils are also connected to the contacts of the dielectric ring, and in series of electrical blocks are connected in series either in parallel or in series-in parallel and through the holes of the dielectric rings and the hollow shaft are connected to the load, and by other terminals to the power switches of the unit ia [RU 2147155 C1, H02K 29/06, 04/04/1998].
К недостаткам данного устройства можно отнести наличие вращающихся катушек и скользящих токосъемников, что приводит к ухудшению энергетических характеристик генератора и снижению надежности.The disadvantages of this device include the presence of rotating coils and sliding current collectors, which leads to a deterioration in the energy characteristics of the generator and a decrease in reliability.
Известен также магнитный генератор электрического тока, содержащий корпус, статор, включающий магнитную систему, магнитопроводы, катушки, и ротор, при этом, магнитные системы статора и ротора выполнены в виде магнитных блоков, каждый из которых состоит из ряда магнитов, размещенных с интервалами, размер которых не меньше размера магнита в направлении движения ротора, причем ориентация намагниченности каждого магнита осуществлена под углом, выбранным в диапазоне от +90 до -90° относительно направления движения ротора, с чередованием последовательности расположения полюсов от магнита к магниту, а катушки размещены на магнитопроводах, замыкающих полюса магнита статора [RU 2147153 C1, H02R 21/04, H02K 21/14, H02K 21/24, 08.07.1998].Also known is a magnetic electric current generator comprising a housing, a stator including a magnetic system, magnetic cores, coils, and a rotor, while the magnetic systems of the stator and rotor are made in the form of magnetic blocks, each of which consists of a series of magnets placed at intervals, size which are not less than the size of the magnet in the direction of motion of the rotor, and the magnetization of each magnet is oriented at an angle selected in the range from +90 to -90 ° relative to the direction of motion of the rotor, with alternating successive poles of the magnet arrangement of the magnet and the coil are placed on the magnetic cores, the stator magnet pole NO [RU 2147153 C1, H02R 21/04, 21/14 H02K, H02K 21/24, 08.07.1998].
Это техническое решение имеет две магнитные системы с постоянными магнитами (на роторе и на статоре), а в интервале между ними размещены ферромагнитные магнитопроводы, причем, каждая катушка намотана на своем сердечнике, что приводит к неравномерному распределению магнитного потока, т.е. к снижению мощности, КПД и технологичности.This technical solution has two magnetic systems with permanent magnets (on the rotor and on the stator), and in the interval between them there are ferromagnetic magnetic cores, moreover, each coil is wound on its core, which leads to an uneven distribution of magnetic flux, i.e. to reduce power, efficiency and manufacturability.
Кроме того, известна низкооборотная электрическая машина, содержащая 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 магнитов ротора для выработки синусоидального напряжения, причем обмотки выполнены сосредоточенными, 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 генерацию трехфазного напряжения с последовательным соединением соседних катушек для получения •m таких групп на фазу, которые могут быть соединены последовательно или параллельно [RU 2234788, C2, H02K 21/24, H02K 21/12, 25.05.2000].In addition, a low-speed electric machine is known, comprising a ring-shaped row of stator windings on iron cores made of sheets or pressed iron powder, and a corresponding ring-shaped row of permanent rotor magnets, in particular, a synchronous machine with a constant magnetization of rotor magnets to generate sinusoidal voltage, and the windings are made concentrated , the cores with windings alternate with the iron cores without windings so that on every second iron core there is a winding, the number of gaps 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 to generate a three-phase voltage with a series connection of adjacent coils to obtain • m such groups per phase that can be connected in series or in parallel [RU 2234788, C2, H02K 21/24, H02K 21/12, 05.25.2000].
Недостатком этой электрической машины является то, что образующиеся зазоры между отдельными сердечниками статора понижают КПД, мощность и технологичность ее изготовления.The disadvantage of this electric machine is that the gaps between the individual stator cores reduce the efficiency, power and manufacturability of its manufacture.
Дополнительно к указанным известно устройство, содержащее кольцеобразный ряд обмоток статора и соответствующий кольцеобразный ряд постоянных магнитов ротора, причем, статор выполнен в виде тороидального магнитопровода, а ротор состоит из двух частей, первая из которых представляет собой вал с приваренными дисками, а вторая - диски с магнитами при ширине дисков равной длине магнитов, прикрепленных к дискам первой части, при этом, величина зазора между статором и магнитами ротора находится в интервале 0,1÷2,0 мм [RU 71189, U1, H02K 21/24, H02K 23/04, 27.02.2008].In addition to the above, a device is known that contains an annular row of stator windings and a corresponding annular row of permanent rotor magnets, moreover, the stator is made in the form of a toroidal magnetic circuit, and the rotor consists of two parts, the first of which is a shaft with welded disks, and the second - disks with magnets when the width of the disks is equal to the length of the magnets attached to the disks of the first part, while the gap between the stator and the rotor magnets is in the range of 0.1 ÷ 2.0 mm [RU 71189, U1, H02K 21/24, H02K 23/04 02/27/2008].
Недостатком этого технического решения является относительно большой момент страгивания, что снижает устойчивость его работы при непостоянном внешнем воздействии низкоскоростных носителей энергии. Кроме того, это техническое решение обладает относительно большой материалоемкостью, поскольку, в частности, статор, выполнен в виде тороидального магнитопровода.The disadvantage of this technical solution is the relatively large moment of stragging, which reduces the stability of its operation under unstable external exposure to low-speed energy carriers. In addition, this technical solution has a relatively high material consumption, since, in particular, the stator is made in the form of a toroidal magnetic circuit.
Наиболее близким по технической сущности и функциональному назначению к заявленному, является низкооборотный генератор тока, содержащий вал, статор, выполненный в виде магнитопровода и обмоток статора, выводы которых подключены к выпрямительному блоку, а также ротор, механически соединенный с валом устройства и имеющий набор постоянных магнитов, при этом, магнитопровод выполнен в виде радиально ориентированных от оси вала призматических стержней, набранных из полос электротехнической стали, а постоянные магниты ротора закреплены последовательно по окружности на торцах призматических стержней с интервалами и с чередованием последовательности полюсов от магнита к магниту, причем, обмотки статора намотаны на удаленные от оси вала концы призматических стержней, число призматических стержней на один меньше числа постоянных магнитов, а призматические стержни, в частном случае, выполнены коэффициентом удлинения 3-20 [RU 98646, U1, H02K 23/04, 20.10.2010].The closest in technical essence and functionality to the claimed one is a low-speed current generator containing a shaft, a stator made in the form of a magnetic circuit and stator windings, the terminals of which are connected to a rectifier unit, as well as a rotor mechanically connected to the device shaft and having a set of permanent magnets Moreover, the magnetic circuit is made in the form of prismatic rods radially oriented from the shaft axis, drawn from strips of electrical steel, and the permanent magnets of the rotor are fixed by consistently around the ends of the prismatic rods at intervals and with an alternating sequence of poles from magnet to magnet, moreover, the stator windings are wound on the ends of the prismatic rods remote from the shaft axis, the number of prismatic rods is one less than the number of permanent magnets, and prismatic rods, in a particular case , made the elongation factor of 3-20 [RU 98646, U1, H02K 23/04, 10.20.2010].
Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкая устойчивость работы в условиях колебаний величины внешнего воздействия, в том числе, возможных ослаблений воздействия.The disadvantage of the closest technical solution is the relatively low stability under conditions of fluctuations in the magnitude of the external impact, including possible attenuation.
Требуемый технический результат заключается в создании устройства, в котором за счет вводимых технических усовершенствований обеспечивается повышение устойчивости работы генератора.The required technical result is to create a device in which, due to the introduced technical improvements, the stability of the generator is increased.
Требуемый технический результат достигается тем, что, в устройство, содержащее закрепленный на валу ротор с многополюсной системой постоянных магнитов, а также статор, выполненный в виде магнитопровода и обмоток статора, выводы которых подключены к соответствующим им выпрямительным блокам, введен задающий генератор высокочастотных импульсов и корректоры мощности по числу выпрямительных блоков, каждый из которых включен на выходе соответствующего выпрямительного блока и управляющие входы которых соединены с выходом задающего генератора высокочастотных импульсов, причем, статор выполнен односекционным, а количества полюсов ротора отличается на один от количества обмоток статора, выполненного беззубцовым.The required technical result is achieved by the fact that, in a device containing a rotor mounted on a shaft with a multi-pole system of permanent magnets, as well as a stator made in the form of a magnetic circuit and stator windings, the terminals of which are connected to their respective rectifier units, a master generator of high-frequency pulses and correctors are introduced power according to the number of rectifier blocks, each of which is connected to the output of the corresponding rectifier block and whose control inputs are connected to the output of the master oscillator ora high frequency pulses, wherein, the stator is a one-and number of rotor poles is different for one of the number of stator windings configured toothless.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, количество полюсов ротора равно 18, а количество обмоток статора на одну меньше.In addition, the required technical result is achieved in that, the number of poles of the rotor is 18, and the number of stator windings is one less.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, выходы корректоров мощности через соответствующие им инверторы подключены к объединенному входу потребителя тока низкооборотного генератора.In addition, the required technical result is achieved by the fact that the outputs of the power corrector through the corresponding inverters are connected to the combined input of the current consumer of the low-speed generator.
На чертеже представлены:The drawing shows:
на фиг.1 - функциональная схема низкооборотного генератор тока;figure 1 is a functional diagram of a low-speed current generator;
на фиг.2 - принципиальная схема выпрямительного блока с подключенным на его выходе корректором мощности, имеющим управляющий вход для подачи управляющего сигнала от задающего генератора высокочастотных импульсов, и выходной обмоткой трансформатора, которая через диод соединена с потребителем тока, например, аккумуляторной батареей;figure 2 is a schematic diagram of a rectifying unit with a power corrector connected at its output, having a control input for supplying a control signal from a master generator of high-frequency pulses, and an output winding of a transformer, which is connected through a diode to a current consumer, for example, a battery;
на фиг.3 - зубцовая (фиг.3,а) и беззубцовая (фиг.3,б) конструкции статора.figure 3 - gear (figure 3, a) and toothless (figure 3, b) of the stator structure.
Низкооборотный генератор тока (фиг.1) содержит закрепленный на валу 1 ротор с многополюсной системой постоянных магнитов 2, а также статор, выполненный в виде магнитопровода 3 и обмоток 4 статора, выводы которых подключены к соответствующим им выпрямительным блокам, на выходах каждого из которых включены соответствующие им корректоры мощности, управляющие входы (вход «Управление» на фиг.2) которых соединены с выходом задающего генератора высокочастотных импульсов (на чертеже не показан), причем, статор выполнен односекционным, а количества полюсов ротора отличается на один от количества обмоток статора, выполненного беззубцовым. Кроме того, выходы корректоров мощности, включенных на выходах выпрямителей (фиг.2), соединены с отдельными блоками инверторов для каждой вторичной обмотки выходного трансформатора T1 корректора мощности и их токи складываются в общий ток уже в нагрузке, например, аккумуляторных батарей (АКБ).The low-speed current generator (Fig. 1) contains a rotor mounted on the shaft 1 with a multi-pole system of permanent magnets 2, as well as a stator made in the form of a magnetic circuit 3 and stator windings 4, the terminals of which are connected to their respective rectifier blocks, at the outputs of each of which are included their corresponding power corrector, control inputs (“Control” input in figure 2) which are connected to the output of the master generator of high-frequency pulses (not shown in the drawing), moreover, the stator is made single-section, and the number the rotor poles differs by one from the number of stator windings made by toothless. In addition, the outputs of the power corrector included in the outputs of the rectifiers (Fig. 2) are connected to separate inverter blocks for each secondary winding of the output transformer T1 of the power corrector and their currents are added to the total current already in the load, for example, of storage batteries (batteries).
Низкооборотный генератор тока работает следующим образом.Low-speed current generator operates as follows.
При вращении вала 1, который соединен с лопастями ветрогенератора или микро ГЭС, закрепленный на валу 1 ротор, выполненный в виде многополюсной системы постоянных магнитов 2, также вращается, что приводит к возникновению в обмотках 4 статора переменного электрического тока, который выпрямляется в выпрямительных блоках, выполненных с корректорами мощности на выходах, которые управляются сигналами от задающего генератора высокочастотных импульсов, и подается потребителю.When the shaft 1 is rotated, which is connected to the blades of a wind generator or micro hydroelectric power station, the rotor mounted on the shaft 1, made in the form of a multi-pole system of permanent magnets 2, also rotates, which leads to the appearance of alternating electric current in the stator windings 4, which is rectified in rectifier blocks, made with power correctors at the outputs, which are controlled by signals from a master generator of high-frequency pulses, and is supplied to the consumer.
Обычно подобные генераторы имеют трехсекционный трехфазный статор, но в пределах одного полюсного угла силовой момент все же колеблется и эти колебания преждевременно разрушают ветроколесо. В предложенном устройстве ротор имеет, например, 18 полюсов постоянных магнитов, а статор выполнен безубцовым и содержит на одну катушку меньше.Typically, such generators have a three-section three-phase stator, but within one pole angle the power moment still fluctuates and these oscillations prematurely destroy the wind wheel. In the proposed device, the rotor has, for example, 18 poles of permanent magnets, and the stator is made lead-free and contains one less coil.
Кроме того, часто используемая конструкция магнитопровода на статоре, как правило, имеет кольцевое замыкание между полюсами и на каждом полюсе магнитной системы выполнен зубец, пронизывающий обмотку статора и с минимальным зазором подходящий к магниту ротора. При вращении ротора на этих зубцах возникают большие неравномерности по моменту, которые остаются даже в трехфазном статоре. В предложенной конструкции генератора магнитопровод на статоре выполнен беззубцовым, что позволяет обеспечить момент страгивания близким к нулю.In addition, the often used magnetic circuit design on the stator, as a rule, has an annular short circuit between the poles and a tooth is made at each pole of the magnetic system, piercing the stator winding and with a minimum clearance suitable for the rotor magnet. When the rotor rotates, large irregularities in the moment arise on these teeth, which remain even in the three-phase stator. In the proposed design of the generator, the magnetic circuit on the stator is toothless, which makes it possible to ensure a breakaway moment close to zero.
Проблема отбора мощности при изменяющемся внешнем воздействии решается путем применения 17-ифазного корректора мощности (по одному, включенному на выходах соответствующих 17 выпрямительных блоков), т.е. посредством цифрового управления корректорами мощности, а не путем традиционного создания, например, аэродинамических тормозов на ветроколесе или применения гидровариаторов, имеющих большую стоимость.The problem of power take-off under varying external influences is solved by applying a 17-phase power corrector (one each connected at the outputs of the corresponding 17 rectifier units), i.e. through digital control of power corrector, and not by the traditional creation of, for example, aerodynamic brakes on a wind wheel or the use of hydrovariators that have a high cost.
Каждая из обмоток 4 статора при протекании по ней расчетного тока дает на валу 1 вклад в силовой момент в виде двух горбов максимального момента на каждый электрический период, между которыми момент обращается почти в ноль. Поэтому у других конструкций с одинаковым количеством полюсов на статоре и на роторе, когда все катушки одной (из трех) секций соединены в единую токовую цепь, силовой момент каждой секции сильно промодулирован. Это явление особенно опасно для низкооборотных генераторов, потому попытки «разгладить» моментную характеристику на трех фазах оставляют сильные пульсации момента на частотах, сравнимых с резонансными механическими частотами, например, ветроколеса.Each of the stator windings 4, when the rated current flows through it, makes a contribution on the shaft 1 to the power moment in the form of two humps of maximum torque for each electric period, between which the moment becomes almost zero. Therefore, for other designs with the same number of poles on the stator and on the rotor, when all the coils of one (out of three) sections are connected into a single current circuit, the power moment of each section is highly modulated. This phenomenon is especially dangerous for low-speed generators, because attempts to “smooth out” the torque response in three phases leave strong moment pulsations at frequencies comparable to resonant mechanical frequencies, for example, a wind wheel.
В предложенной конструкции каждая из независимых обмоток 4 статора также дает два горба момента на валу 1. Но разглаживание моментной характеристики в пределах одного полюсного шага осуществляется на 17 фазах, в результате чего итоговая моментная характеристика низкооборотного генератора тока в целом получается практически постоянной по углу.In the proposed design, each of the independent stator windings 4 also gives two humps of torque on the shaft 1. But the smoothing of the torque characteristic within one pole step is carried out in 17 phases, as a result of which the final torque characteristic of the low-speed current generator as a whole is almost constant in angle.
Кроме этого изготовление трехсекционного статора ведет к повышению стоимости генератора в целом по сравнению с использованием предложенного односекционного статора.In addition, the manufacture of a three-section stator leads to an increase in the cost of the generator as a whole compared to the use of the proposed single-section stator.
Выходы корректоров мощности, включенных на выходах выпрямителей VD1…VD4 (фиг.2), соединены с отдельными блоками инверторов для каждой вторичной обмотки выходного трансформатора T1 корректора мощности и их токи складываются в общий ток уже в нагрузке, например, аккумуляторных батарей (АКБ). Это позволяет снизить мощность каждого блока и использовать менее мощные электронные детали.The outputs of the power corrector included in the outputs of the rectifiers VD1 ... VD4 (Fig.2) are connected to separate blocks of inverters for each secondary winding of the output transformer T1 of the power corrector and their currents are added to the total current already in the load, for example, of storage batteries (batteries). This allows you to reduce the power of each unit and use less powerful electronic parts.
Мостовой выпрямитель выполнен по обычной схеме на четырех диодах VD1…VD4. Конденсатор C1 не является сглаживающим - он должен запасать заряд, достаточный лишь для одного такта работы инвертора и служит лишь для защиты диодов выпрямителя. Форма напряжения на конденсаторе C1 показана на схеме (фиг.2). При необходимости лучшей защиты выпрямителя вместо конденсатора C1 можно использовать П-образный ФНЧ с частотой среза выше максимальной частоты синусоидального напряжения в обмотках генератора, но значительно ниже частоты коммутации инвертера.The bridge rectifier is made in the usual way on four diodes VD1 ... VD4. The capacitor C1 is not smoothing - it must store a charge sufficient for only one cycle of the inverter and serves only to protect the rectifier diodes. The voltage shape on the capacitor C1 is shown in the diagram (figure 2). If you need better rectifier protection, instead of C1 capacitor, you can use a U-shaped low-pass filter with a cutoff frequency higher than the maximum frequency of the sinusoidal voltage in the generator windings, but much lower than the inverter switching frequency.
Значительная проблема состоит в том, что выпрямленное напряжение изменяется в диапазоне 20…200 B, т.е. может быть как выше, так и ниже напряжения АКБ. Поэтому целесообразным является использование корректора с трансформатором. Корректор мощности содержит ключевой транзистор VT1 и трансформатор T1. Транзистор открывается короткими импульсами с частотой следования 30…100 кГц, ПОСТУПАЮЩИХ НА ВХОД «Управление» от задающиего генератора высокочастотных импульсов. В течение импульса в первичной обмотке трансформатора T1 накапливается энергия, причем, ток в обмотке нарастает линейно, но не достигает тока насыщения ферритового магнитопровода трансформатора даже при максимальном напряжении на выходе выпрямителя. В этих условиях равномерная нагрузка выхода низкооборотного генератора тока обеспечивается при фиксированной длительности и частоте следования открывающих импульсов, поэтому все 17 корректоров мощности можно питать по цепям базы (затвора) ключевых транзисторов от одного общего источника управления.A significant problem is that the rectified voltage varies in the range of 20 ... 200 V, i.e. can be either higher or lower than the battery voltage. Therefore, it is advisable to use a corrector with a transformer. The power corrector contains a key transistor VT1 and a transformer T1. The transistor opens with short pulses with a repetition rate of 30 ... 100 kHz, coming to the “Control” input from the master generator of high-frequency pulses. During the pulse, energy is accumulated in the primary winding of transformer T1, moreover, the current in the winding increases linearly, but does not reach the saturation current of the transformer ferrite magnetic core even at the maximum voltage at the rectifier output. Under these conditions, the uniform load of the output of the low-speed current generator is ensured for a fixed duration and repetition rate of the opening pulses, so all 17 power correctors can be fed through the base (gate) circuits of the key transistors from one common control source.
После окончания управляющего импульса транзистор VT1 закрывается, и на его коллекторе (стоке) генерируется положительный импульс, который необходимо сбросить в нагрузку. Напряжение сброса энергии в нагрузку выбирается заведомо выше максимального выпрямленного напряжения. Если бы таким было напряжение АКБ, то диод для сброса энергии в нагрузку можно было бы присоединить прямо к коллектору (стоку) ключевого транзистора. Но, поскольку оно существенно, например, в 5 раз меньше, поэтому можно использовать вторичную обмотку с коэффициентом трансформации, например, 5:1.After the end of the control pulse, the transistor VT1 closes, and a positive pulse is generated on its collector (drain), which must be dumped into the load. The voltage of the discharge of energy into the load is selected obviously higher than the maximum rectified voltage. If this were the battery voltage, then the diode for dumping energy into the load could be connected directly to the collector (drain) of the key transistor. But, since it is significant, for example, 5 times smaller, therefore, you can use the secondary winding with a transformation ratio, for example, 5: 1.
Когда импульс напряжения на первичной обмотке достигает, например, 240 B, а на вторичной - 48 B, происходит сброс энергии, запасенной в магнитопроводе трансформатора, через диод VD5 в АКБ при ее номинальном напряжении 48 B. Поскольку при сбросе энергии происходит автоматическое саморегулирование его выходного напряжения, все 17 корректоров мощности по выходам допустимо соединить параллельно, и, тем не менее, все они будут отдавать ток в АКБ, больший или меньший, в зависимости от текущей фазы переменного напряжения на каждой обмотке 4 статора.When the voltage pulse on the primary winding reaches, for example, 240 V, and on the secondary - 48 V, the energy stored in the transformer’s magnetic core is discharged through the VD5 diode to the battery at its rated voltage of 48 V. Since the energy is reset automatically, its output self-regulates voltage, all 17 power corrector outputs can be connected in parallel, and, nevertheless, all of them will give a current to the battery, more or less, depending on the current phase of the alternating voltage on each winding 4 of the stator.
Еще одна проблема качества низкооборотных генераторов тока - это момент страгивания, который должен быть, по возможности, минимальным, чтобы, например ветроколесо, не тормозилось на слабых ветрах. Момент страгивания вызывают остаточные потенциальные ямы на валу при нулевом токе генератора.Another quality problem of low-speed current generators is the breaking moment, which should be as low as possible so that, for example, the wind wheel does not slow down in light winds. The moment of breaking is caused by residual potential holes on the shaft at zero generator current.
В известных конструкциях подобных низкооборотных генераторов тока используется зубцовая конструкция магнитопровода статора. В предлагаемом техническом решении используется беззубцовая конструкция. Приведем доказательства эффективности использования такой конструкции.In the known designs of such low-speed current generators, the tooth structure of the stator magnetic circuit is used. The proposed technical solution uses a toothless design. We give evidence of the effectiveness of using such a construction.
Для этого проведем теоретическое обоснование работы магнитопровода.To do this, we carry out a theoretical justification for the operation of the magnetic circuit.
В электродинамике известна формула:In electrodynamics, the formula is known:
где µ0=4*π*10-7 - магнитная проницаемость вакуума (константа);where µ0 = 4 * π * 10 -7 is the magnetic permeability of the vacuum (constant);
µ~7000-14000 безразмерная материаловедческая характеристика - магнитная проницаемость электротехнической стали.µ ~ 7000-14000 dimensionless material science characteristic - magnetic permeability of electrical steel.
В соответствии с формулой (1) магнитная индукция B на торце зубца фиг.3, а задает величину магнитной силы взаимодействия с постоянным магнитом - т.е. величину силового момента на валу. Напряженность магнитного поля H однозначно связана с количеством ампервитков N*I обмоток статора и определяется по формуле:In accordance with formula (1), the magnetic induction B at the end of the tooth of Fig. 3a sets the magnitude of the magnetic force of interaction with the permanent magnet - i.e. the magnitude of the power moment on the shaft. The magnetic field strength H is uniquely related to the number of ampere turns N * I of the stator windings and is determined by the formula:
Таким образом, можно утверждать, что магнитопровод статора работает тем эффективнее, чем больше магнитная проницаемость цепи µ.Thus, it can be argued that the stator magnetic circuit works the more efficiently, the greater the magnetic permeability of the circuit µ.
Следует учесть, что, формула (1) получена при допущении, что, одномерное магнитное поле однородно.It should be noted that formula (1) was obtained under the assumption that the one-dimensional magnetic field is uniform.
В реальных коротких магнитных цепях с зазорами и с искривленными силовыми линиями, которые характерны для рассмотренных выше аналогов, определяющим является действие открытых размагничивающих полюсов Фарадея, в результате действия которых реальное отношение
где µэфф - это интегральная характеристика не однородных полей - эффективная магнитная проницаемость магнитной цепи.where µ eff is the integral characteristic of non-uniform fields - the effective magnetic permeability of the magnetic circuit.
Таким образом, у аналогов предложенного низкооборотного генератора тока с зубцовой конструкцией магнитопровода статора эффективность действия магнитопроводов в плане экономии веса меди и так не высока. В предложенном техническом решении, когда убираются зубцы, действительно несколько ухудшаем силовые качества магнитной системы. В частности в интеграле (2) исключается целый участок магнитной цепи со слабыми полями
соответствующий толщине постоянных магнитов, поэтому в относительном плане ухудшение (3) не такое уж большое:corresponding to the thickness of the permanent magnets, so in relative terms, the deterioration (3) is not so big:
Следовательно, беззубцовое выполнениеи обмоток статора не создает потенциальных ям и обеспечивает момент страгивания близким к нулю.Therefore, the toothless implementation and stator windings does not create potential holes and provides a moment of breaking close to zero.
Таким образом, благодаря введенным усовершенствованиям достигается требуемый технический результат, заключающийся в повышении устойчивости работы генератора без ухудшения его технико-экономических показателей.Thus, thanks to the introduced improvements, the required technical result is achieved, which consists in increasing the stability of the generator without affecting its technical and economic indicators.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012149684/07A RU2510565C1 (en) | 2012-11-22 | 2012-11-22 | Low-speed current generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012149684/07A RU2510565C1 (en) | 2012-11-22 | 2012-11-22 | Low-speed current generator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2510565C1 true RU2510565C1 (en) | 2014-03-27 |
Family
ID=50343120
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012149684/07A RU2510565C1 (en) | 2012-11-22 | 2012-11-22 | Low-speed current generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2510565C1 (en) |
Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0484525A1 (en) * | 1990-05-24 | 1992-05-13 | HIRATSUKA, Kazukimi | Power servomotor |
US5117142A (en) * | 1989-11-20 | 1992-05-26 | 501 Ibk Ab | Permanent magnetized synchronous machine designed according to the transverse flux principle |
WO1997023942A1 (en) * | 1995-12-21 | 1997-07-03 | Jeumot Industrie | System for rotating a device |
RU2147155C1 (en) * | 1998-12-04 | 2000-03-27 | Волегов Виктор Евгеньевич | Current generator |
RU2147153C1 (en) * | 1998-07-08 | 2000-03-27 | Попков Дмитрий Иванович | Magnetic current generator |
RU2234788C2 (en) * | 1999-05-25 | 2004-08-20 | Смарт Мотор Ас | Electrical machine |
RU2311715C1 (en) * | 2006-03-27 | 2007-11-27 | Андрей Борисович Захаренко | Synchronous electrical machine |
RU71189U1 (en) * | 2007-10-31 | 2008-02-27 | Открытое Акционерное Общество "Научно-Исследовательский Конструкторско-Технологический Институт Местной Промышленности" Оао "Нииместпром" | LOW-TURNING ELECTRIC MACHINE |
RU2354032C1 (en) * | 2007-11-21 | 2009-04-27 | Владимир Михайлович Чернухин | Contactless electromagnetic machine |
RU98646U1 (en) * | 2010-05-11 | 2010-10-20 | Евгений Евгеньевич Голубков | LOW-CURRENT CURRENT GENERATOR |
RU2414040C1 (en) * | 2009-12-28 | 2011-03-10 | Владимир Михайлович Чернухин | Non-contact synchronous magnetic electric machine with modulated magnetomotive force of armature |
RU2414793C1 (en) * | 2010-01-14 | 2011-03-20 | Владимир Михайлович Чернухин | Non-contact modular magnetoelectric machine |
-
2012
- 2012-11-22 RU RU2012149684/07A patent/RU2510565C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5117142A (en) * | 1989-11-20 | 1992-05-26 | 501 Ibk Ab | Permanent magnetized synchronous machine designed according to the transverse flux principle |
EP0484525A1 (en) * | 1990-05-24 | 1992-05-13 | HIRATSUKA, Kazukimi | Power servomotor |
WO1997023942A1 (en) * | 1995-12-21 | 1997-07-03 | Jeumot Industrie | System for rotating a device |
RU2147153C1 (en) * | 1998-07-08 | 2000-03-27 | Попков Дмитрий Иванович | Magnetic current generator |
RU2147155C1 (en) * | 1998-12-04 | 2000-03-27 | Волегов Виктор Евгеньевич | Current generator |
RU2234788C2 (en) * | 1999-05-25 | 2004-08-20 | Смарт Мотор Ас | Electrical machine |
RU2311715C1 (en) * | 2006-03-27 | 2007-11-27 | Андрей Борисович Захаренко | Synchronous electrical machine |
RU71189U1 (en) * | 2007-10-31 | 2008-02-27 | Открытое Акционерное Общество "Научно-Исследовательский Конструкторско-Технологический Институт Местной Промышленности" Оао "Нииместпром" | LOW-TURNING ELECTRIC MACHINE |
RU2354032C1 (en) * | 2007-11-21 | 2009-04-27 | Владимир Михайлович Чернухин | Contactless electromagnetic machine |
RU2414040C1 (en) * | 2009-12-28 | 2011-03-10 | Владимир Михайлович Чернухин | Non-contact synchronous magnetic electric machine with modulated magnetomotive force of armature |
RU2414793C1 (en) * | 2010-01-14 | 2011-03-20 | Владимир Михайлович Чернухин | Non-contact modular magnetoelectric machine |
RU98646U1 (en) * | 2010-05-11 | 2010-10-20 | Евгений Евгеньевич Голубков | LOW-CURRENT CURRENT GENERATOR |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2450411C1 (en) | Axial two-input contactless dynamo | |
CN111900848B (en) | Three-winding axial magnetic field multiphase flywheel pulse generator system | |
Liu et al. | A family of vernier permanent magnet machines utilizing an alternating rotor leakage flux blocking design | |
US6943462B2 (en) | Ring generator for a wind power installation | |
Farrok et al. | Analysis and design of a novel linear generator for harvesting oceanic wave energy | |
WO2009050686A2 (en) | Alternator with angularly staggered stator stages | |
RU98646U1 (en) | LOW-CURRENT CURRENT GENERATOR | |
RU2510565C1 (en) | Low-speed current generator | |
RU195231U1 (en) | BRUSHLESS GENERATOR | |
Kamper et al. | Comparison of air-cored and iron-cored non-overlap winding radial flux permanent magnet direct drive wind generators | |
CN111953161A (en) | Dual-winding axial magnetic field polyphase flywheel pulse generator system | |
CN207766040U (en) | A kind of generator | |
Jian et al. | A novel double-winding permanent magnet flux modulated machine for stand-alone wind power generation | |
CN107453585B (en) | Method for collecting and converting alternating magnetic field energy and realizing device thereof | |
Dobzhanskyi | Comparison analysis of cylindrical and rectangular linear permanent magnet transverse-flux machines for wave energy applications | |
CN209642521U (en) | A kind of multi-phase permanent linear electric generator | |
RU112536U1 (en) | MAGNETOELECTRIC ELECTROMECHANICAL CONVERTER WITH RING WINDING | |
CN110601619A (en) | Mixed excitation flywheel pulse synchronous generator system | |
RU2585279C1 (en) | Magnetoelectric machine | |
RU2716815C1 (en) | Improved permanent magnet generator | |
CN118589795B (en) | A four-phase hollow Halbach permanent magnet compensation disk pulse generator | |
JP3973535B2 (en) | Power generator for distributed power supply | |
RU195699U1 (en) | PERMANENT MAGNET GENERATOR | |
RU203278U1 (en) | AXIAL DISK GENERATOR ON PERMANENT MAGNETS | |
RU2524387C2 (en) | Self-induced emf pulse generator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191123 |