RU2705420C1 - Multiphase emf generator with mechanical switching - Google Patents
Multiphase emf generator with mechanical switching Download PDFInfo
- Publication number
- RU2705420C1 RU2705420C1 RU2019107603A RU2019107603A RU2705420C1 RU 2705420 C1 RU2705420 C1 RU 2705420C1 RU 2019107603 A RU2019107603 A RU 2019107603A RU 2019107603 A RU2019107603 A RU 2019107603A RU 2705420 C1 RU2705420 C1 RU 2705420C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pole
- source
- poles
- emf
- diode
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
Description
I.1. Область примененияI.1. Application area
Изобретение относится к области электротехники. Устройство предназначено для генерирования многофазной системы напряжений требуемой частоты, требуемыми амплитудами напряжений фаз и числом фаз.The invention relates to the field of electrical engineering. The device is designed to generate a multiphase system of voltages of the required frequency, the required amplitudes of the phase voltages and the number of phases.
Устройство может использоваться как в стационарных, так и мобильных системах (робототехнике) для питания многофазных двигателей переменного тока, а также для питания других многофазных потребителей электрической энергии, в том числе и с отличной от стандартной частотой питания.The device can be used both in stationary and mobile systems (robotics) to power multiphase AC motors, as well as to power other multiphase consumers of electric energy, including those with a different frequency than the standard power supply.
II. Уровень техники. Сравнение с предшествующими уровнями техникиII. The prior art. Comparison with Prior Art
Целью изобретения является разработка устройства для генерирования многофазной системы напряжений требуемой частоты, требуемыми величинами амплитуд напряжений фаз и числа фаз, отличающегося от ранее предложенных устройств [1, 2] использованием механической коммутации источников ЭДС. Это расширяет области применения ранее предложенного генератора многофазной системы ЭДС. Принцип работы генератора базируется на инновационном подходе, который характеризуется использованием аппроксимации синусоидальных функций напряжений последовательностями импульсных функций.The aim of the invention is to develop a device for generating a multiphase system of voltages of the required frequency, the required magnitudes of the amplitudes of the phase voltages and the number of phases, which differs from the previously proposed devices [1, 2] using mechanical switching of EMF sources. This extends the scope of the previously proposed generator of a multiphase EMF system. The principle of operation of the generator is based on an innovative approach, which is characterized by the use of approximation of sinusoidal voltage functions by sequences of impulse functions.
III. Раскрытие сущности изобретенияIII. Disclosure of the invention
Импульсные функции напряжений формируются при помощи механического переключателя. При помощи механического переключателя постоянные источники ЭДС последовательно в заданной последовательности на время коммутации подключаются к выходным полюсам устройства. В качестве механического переключателя предлагается использовать неподвижные диски с расположенными на них токопроводящими лепестками. К каждому лепестку подключается один из полюсов постоянного источника ЭДС требуемой величины и знака. Второй полюс источника подключается к полюсу "земля". Число неподвижных дисков равно количеству фаз генератора. На вращающемся валу расположены токосъемники (бегунки). Бегунки при вращении вала последовательно подключаются к расположенным на неподвижных дисках лепесткам и на время коммутации создается электрический контакт бегунка с лепестками диска. Бегунки электрически соединены с токосъемными кольцами, расположенными рядом с бегунками на вращающемся валу. Каждое кольцо контактирует со своей неподвижной токосъемной щеткой. Каждая щетка соединяется со своим выходным полюсом устройства, фазами А, В, С.Impulse voltage functions are generated using a mechanical switch. Using a mechanical switch, constant emf sources are sequentially connected in a predetermined sequence for the time of switching to the output poles of the device. It is proposed to use fixed disks with conductive petals located on them as a mechanical switch. Each petal is connected to one of the poles of a constant source of EMF of the required size and sign. The second pole of the source is connected to the ground pole. The number of fixed disks is equal to the number of phases of the generator. Current collectors (runners) are located on a rotating shaft. When the shaft rotates, the runners are sequentially connected to the petals located on the fixed disks and, for the time of switching, the electrical contact of the runner with the disk petals is created. The runners are electrically connected to slip rings located next to the runners on a rotating shaft. Each ring is in contact with its stationary current collection brush. Each brush is connected to its output pole of the device, phases A, B, C.
III.1. Аппроксимация синусоидальной функции последовательностьюIII.1. Approximation of a sinusoidal function by a sequence
импульсных функцийimpulse functions
На фиг. 1 пунктиром представлен отрезок синусоидальной функции на интервале одного периода Т=0…2π и аппроксимация этой функции последовательностью импульсных функций, когда период функции разбивается на n=12 временных интервалов. На рисунке фиг. 1 показаны амплитудные значения каждого из импульсов E1, Е2, Е3, -Е1, -Е2, -Е3. Показан период синусоидальной функции и длительность одного импульса TI=T/n.In FIG.
Фиг. 1 Аппроксимация синусоидальной функции последовательностью импульсных функций, n=12FIG. 1 Approximation of a sinusoidal function by a sequence of impulse functions, n = 12
Амплитудные значения импульсов, аппроксимирующих синусоидальную функцию записаны в таблице 1The amplitude values of the pulses approximating the sinusoidal function are recorded in table 1
На рисунке фиг. 2 показана аппроксимация трехфазной системы ЭДС для прямой последовательности фаз при числе интервалов аппроксимации n=12.In the figure of FIG. Figure 2 shows the approximation of a three-phase EMF system for a direct sequence of phases with the number of approximation intervals n = 12.
Фиг. 2 Аппроксимация напряжений трехфазной системы ЭДС последовательностями импульсных функцийFIG. 2 Approximation of voltages of a three-phase EMF system by sequences of impulse functions
Амплитудные значения импульсов для числа фаз m=3 и n=12 приведены в таблице 2.The amplitude values of the pulses for the number of phases m = 3 and n = 12 are shown in table 2.
III.2. Электрическая схема устройстваIII.2. The electrical circuit of the device
На рисунке фиг. 3 показана электрическая схема устройства для генерирования функции напряжения, по форме приближающейся к синусоидальной. Для этого используется аппроксимация синусоидальной функции последовательностью импульсных функций, как показано на рисунке фиг. 1,In the figure of FIG. 3 shows an electrical diagram of a device for generating a voltage function in a shape approaching a sinusoidal one. To do this, an approximation of the sinusoidal function by a sequence of impulse functions is used, as shown in the figure of FIG. one,
Фиг. 3 Электрическая схема генератораFIG. 3 Electric circuit of the generator
На рисунке фиг. 3 показаны источники энергии 141…146 с напряжениями E1…Е6, диоды D1…D6, переключатель 16 с полюсами 1…12, выходные полюсы "земля' и 15. Принято, что Е4=-Е1, Е5=-Е2, Е6=-Е3, Е2=2Е1, Е3=3Е1. Диоды D1…D3 анодами подключены к положительным полюсам источников энергии 141…143, катоды диодов подключены к полюсам 131…133. Катод диода D1 подключен к полюсу 133, который подключен к полюсу 3 переключателя 16. Катод диода D2 подключен к полюсу 132, который подключен к полюсам 1 и 5 переключателя 16. Катод диода D3 подключен к полюсу 131, который подключен к полюсам 2 и 4 переключателя 16. Диоды D4…D6 катодами подключены к отрицательным полюсам источников энергии 144…146, аноды диодов подключены к полюсам 134…136. Анод диода D4 подключен к полюсу 134, который подключен к полюсам 7 и 11 переключателя 16. Анод диода D5 подключен к полюсу 135, который подключен к полюсам 8 и 10 переключателя 16. Анод диода D6 подключен к полюсу 136, который подключен к полюсу 9 переключателя 16. Если в начальный момент времени подвижный контакт переключателя 16 находится в положении 12 и затем вращается по часовой стрелке, то на выходе устройства с полюсов "земля" и "15" будет сниматься переменное напряжение, график которого представлен на рисунке фиг. 4. Эта форма приближается к синусоидальной.In the figure of FIG. Figure 3 shows energy sources 14 1 ... 14 6 with voltages E1 ... E6, diodes D1 ... D6,
Фиг. 4 Последовательность импульсных функций, аппроксимирующих синусоидальную функциюFIG. 4 A sequence of impulse functions approximating a sinusoidal function
Аппроксимация трехфазной системы напряжений последовательностью импульсных функций показана на рисунке фиг. 2. При реализации этой системы напряжений для генерирования напряжения каждой фазы используется такая же электрическая схема, как показано на рисунке фиг. 3.The approximation of a three-phase voltage system by a sequence of impulse functions is shown in the figure of FIG. 2. When implementing this voltage system, the same electrical circuit is used to generate the voltage of each phase, as shown in the figure of FIG. 3.
III.3. Эскиз механической конструкции многофазного генератораIII.3. Sketch of the mechanical design of a multiphase generator
Эскиз механической конструкции многофазного генератора показан на рисунке фиг. 5а, эскиз неподвижного диска с токосъемными лепестками показан на рисунке 5б. На рисунке 5б показаны 12 токопроводящих лепестков, разделенных изоляционными прокладками. Каждый лепесток подключен к одному из полюсов 1…12, которые показаны на электрической схеме рисунке фиг. 5. Лепесток 1 подключается к полюсу 1, лепесток 2 к полюсу 2 и т.д. Полюсы 1и 5 соединяются с полюсом 131, полюсы 2 и 4 соединяются с полюсом 132, полюс 3 соединяется с полюсом 133,полюсы 6 и 12 соединяются с полюсом "земля", полюсы 7 и 11 соединяются с полюсом 134, полюсы 8 и 10 соединяются с полюсом 135, полюс 9 соединяется с полюсом 136. На вращающемся в подшипниках валу 17 (на рисунке подшипники не показаны) расположены три неподвижно соединенных с валом токосъемных кольца 181…183 и три неподвижных диска с токосъемными пластинами 201…203. Кольца 181…183 контактируют с токосъемными неподвижными щетками 221…223. С токосъемными кольцами 181…183 неподвижно соединены бегунки 191…193, которые имеют с ними электрический контакт. При вращении вала бегунки контактируют с лепестками неподвижных дисков 201…203. На неподвижных дисках 201…203 расположены 12 токопроводящих лепестков 1…12 на каждом диске, с этими лепестками при вращении вала контактируют бегунки 191…193. Каждый лепесток электрически соединен с полюсами 1-12, показанными на рисунке фиг. 5б. При этом одноименные лепестки на диске 202 смещены на 120 градусов по отношению к лепесткам диска 201. Например, лепесток H1, подключенный к полюсу 1 первого диска, позиция 211, и лепесток Н2, подключенный к полюсу с номером 1 второго диска, позиция 212, смещены в пространстве на угол 120 градусов. Полюс Н3 смещен в пространстве на угол 120 градусов по отношению к лепестку Н2. На рисунках фиг. 5 и фиг. 6 полюс Н3 третьего диска, подключенный к полюсу 1 третьего диска, позиция 213, смещен в пространстве на 120 градусов по отношению к лепестку Н2, подключенному к полюсу 1 второго диска, позиция 212. В результате при вращении вала с полюсов 151…153 будет сниматься трехфазная система ЭДС.A sketch of the mechanical structure of a multiphase generator is shown in the figure of FIG. 5 A, the fixed plate sketch with the current collecting petals shown in Figure 5 b. Figure 5 b shows 12 conductive tabs separated by insulating spacers. Each petal is connected to one of the
Фиг. 5 Эскиз механической конструкции генератораFIG. 5 Sketch of the mechanical design of the generator
Фиг. 6 Эскиз взаимного расположения неподвижных дисковFIG. 6 Sketch of the relative position of the fixed disks
IV. Краткое описание чертежейIV. Brief Description of the Drawings
Фиг. 1 Аппроксимация синусоидальной функции последовательностью импульсных функций для n=12FIG. 1 Approximation of a sinusoidal function by a sequence of impulse functions for n = 12
Фиг. 2 Аппроксимация напряжений трехфазной системы ЭДС последовательностями импульсных функцийFIG. 2 Approximation of voltages of a three-phase EMF system by sequences of impulse functions
Фиг. 3 Электрическая схема генератораFIG. 3 Electric circuit of the generator
Фиг. 4 Последовательность импульсных функций, аппроксимирующих синусоидальную функциюFIG. 4 A sequence of impulse functions approximating a sinusoidal function
Фиг. 5 Эскиз механической конструкции генератораFIG. 5 Sketch of the mechanical design of the generator
Фиг. 6 Эскиз взаимного расположения неподвижных дисковFIG. 6 Sketch of the relative position of the fixed disks
V. Осуществление изобретения. Описание работы устройстваV. The implementation of the invention. Device Description
VI.VI.
Рассматривается создание устройства для генерирования многофазной системы напряжений с использованием аппроксимации синусоидальных функций последовательностями импульсных функций. Рассмотрение ведется на примере трехфазной системы напряжений. Устройство содержит вращающийся в подшипниках вал, на котором жестко закреплены три токосъемника (бегунка) и три токосъемных кольца, рисунки фиг. 5 и фиг. 6. Бегунки и кольца соединены между собой электрически. Бегунки контактируют с электропроводными лепестками, расположенными на неподвижных дисках, кольца контактируют с токосъемными щетками. Неподвижные диски с электропроводными лепестками электрически соединяются с источниками ЭДС E1…Е6, как показано на рисунке фиг. 3. Лепесток с номером 1 соединяется с источником ЭДС Е1, лепесток 2 с источником ЭДС Е2 и т.д. Токосъемные кольца контактируют с токосъемными щетками, к которым подключены выходные полюсы устройства. Лепестки с номером 1 на неподвижных дисках сдвинуты друг относительно друга в пространстве на угол 2π/m, где m-количество фаз. Лепесток с номером 1 второго диска повернут на угол 120° относительно лепестка с номером 1 первого диска, лепесток с номером 1 третьего диска повернут на угол 120° относительно лепестка второго диска. При вращении вала, источники ЭДС подключаются в требуемой для аппроксимации синусоидальных напряжений фаз последовательности к выходным полюсам устройства.The creation of a device for generating a multiphase system of voltages using approximation of sinusoidal functions by sequences of impulse functions is considered. The consideration is based on the example of a three-phase voltage system. The device comprises a shaft rotating in bearings, on which three current collectors (runner) and three current collector rings are rigidly fixed, the figures of FIG. 5 and FIG. 6. Runners and rings are electrically connected. The runners are in contact with the conductive petals located on the fixed disks, the rings are in contact with the collector brushes. Fixed disks with electrically conductive lobes are electrically connected to EMF sources E1 ... E6, as shown in the figure of FIG. 3. The petal with
VI. ЛитератураVI. Literature
1. Гаврилов Л.П. Генератор многофазной системы ЭДС Патент №2016127384, МПК Н05В 1/00, 20171. Gavrilov L.P. Generator of a multiphase EMF system Patent No. 2016127384,
2. Гаврилов Л.П. Генератор многофазной системы ЭДС для мобильных устройств, Патент 2671539 от 01.11.20182. Gavrilov L.P. Generator of a multiphase EMF system for mobile devices, Patent 2671539 dated 11/01/2018
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019107603A RU2705420C1 (en) | 2019-03-18 | 2019-03-18 | Multiphase emf generator with mechanical switching |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019107603A RU2705420C1 (en) | 2019-03-18 | 2019-03-18 | Multiphase emf generator with mechanical switching |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2705420C1 true RU2705420C1 (en) | 2019-11-07 |
Family
ID=68500712
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019107603A RU2705420C1 (en) | 2019-03-18 | 2019-03-18 | Multiphase emf generator with mechanical switching |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2705420C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2744947C1 (en) * | 2020-06-01 | 2021-03-17 | Леонид Петрович Гаврилов | Electromagnetic generator using solar panels |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1992014298A1 (en) * | 1991-02-01 | 1992-08-20 | U.S. Windpower, Inc. | Variable speed wind turbine |
US9722520B2 (en) * | 2008-08-29 | 2017-08-01 | Vestas Wind Systems A/S | Direct power and stator flux vector control of a generator for wind energy conversion system |
RU2633662C1 (en) * | 2016-07-07 | 2017-10-16 | Леонид Петрович Гаврилов | Generator of emf polyphase system |
RU2671539C1 (en) * | 2017-10-18 | 2018-11-01 | Леонид Петрович Гаврилов | Multi-phase emf system generator for mobile devices |
RU2681347C1 (en) * | 2017-12-26 | 2019-03-06 | Леонид Петрович Гаврилов | Generator of multi-phase emf system with reduced twice power tongs |
-
2019
- 2019-03-18 RU RU2019107603A patent/RU2705420C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1992014298A1 (en) * | 1991-02-01 | 1992-08-20 | U.S. Windpower, Inc. | Variable speed wind turbine |
US9722520B2 (en) * | 2008-08-29 | 2017-08-01 | Vestas Wind Systems A/S | Direct power and stator flux vector control of a generator for wind energy conversion system |
RU2633662C1 (en) * | 2016-07-07 | 2017-10-16 | Леонид Петрович Гаврилов | Generator of emf polyphase system |
RU2671539C1 (en) * | 2017-10-18 | 2018-11-01 | Леонид Петрович Гаврилов | Multi-phase emf system generator for mobile devices |
RU2681347C1 (en) * | 2017-12-26 | 2019-03-06 | Леонид Петрович Гаврилов | Generator of multi-phase emf system with reduced twice power tongs |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2744947C1 (en) * | 2020-06-01 | 2021-03-17 | Леонид Петрович Гаврилов | Electromagnetic generator using solar panels |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3760392A (en) | Capacitive position sensor | |
RU2349014C1 (en) | Two-dimensional axial electric machine-generator | |
RU2705420C1 (en) | Multiphase emf generator with mechanical switching | |
US9822758B2 (en) | Hydroelectric turbine coil arrangement | |
JP2727071B2 (en) | High efficiency drive | |
Cardoso et al. | The new type brushless generator | |
CN210578149U (en) | Self-driven permanent magnet brushless motor and equipment | |
RU2005135436A (en) | ELECTROMAGNETIC MOTOR USING MANY ROTORS | |
RU190521U1 (en) | Reversible generator | |
KR101989233B1 (en) | AC or DC generator using of a multi-circuit brush and distributor | |
US4091313A (en) | Current recycling electric motor system | |
CN107947494A (en) | A kind of electromechanical mixing of fixed brush formula is without arc commutating dc motor | |
EP0248754B1 (en) | Procedure and device for the conversion of electrical energy from direct into alternating | |
US10804774B1 (en) | Method of obtaining power from brushed DC motors | |
US7375489B2 (en) | Apparatus for generating sine waves of electromotive force, rotary switch using the apparatus, and generators using the rotary switch | |
CN1455511A (en) | Mechanical Inverter of alternating current permanent magnet motor | |
RU2199811C2 (en) | Dc generator | |
EP0670622A1 (en) | Improvement to electric motors | |
RU2396676C1 (en) | Direct current generator | |
JP3147920B2 (en) | Low voltage motor | |
KR20180111402A (en) | AC generator utilizing rotation of a multi-circuit brush for DC supply | |
RU2302070C2 (en) | Commutatorless direct-current motor | |
WO2009037455A2 (en) | Commutators | |
SU140480A1 (en) | Unipolar electric current generator | |
Lakshmi | Power factor improvement of canonical switch cell converter fed BLDC motor drive |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210319 |