Однофазный генератор с кольцевой якорной обмоткой



Однофазный генератор с кольцевой якорной обмоткой
Однофазный генератор с кольцевой якорной обмоткой

 


Владельцы патента RU 2513986:

Ефимов Михаил Фёдорович (RU)
Столяров Николай Аркадьевич (RU)

Изобретение относится к области электротехники и касается выполнения электрических машин, в частности однофазных генераторов переменного тока. Технический результат, достигаемый при использовании данного изобретения, состоит в существенном повышении КПД и улучшении электромеханических характеристик однофазных генераторов. Указанный технический результат достигается тем, что в однофазном синхронном генераторе с кольцевой якорной обмоткой, состоящем из якоря и индуктора, разделенных воздушным зазором, согласно изобретению якорь состоит из двух соединенных последовательно кольцевых обмоток с полукольцевыми ферромагнитными сердечниками, ближайшие прямоугольные концы которых приклеены немагнитными вкладышами, а индуктор состоит из размещенного на валу вращения центрального цилиндрического магнитопровода, на диаметрально противоположных поверхностях которого установлены два стержневые постоянные магниты с одноименными вогнутыми полюсами. Витки кольцевых обмоток пронизываются в ходе работы генератора силовыми линиями индукции одного направления, исходящими от одноименных полюсов постоянных магнитов индуктора. Такая конструкция якоря позволяет направить его магнитные силовые линии по кругу и существенно снизить не только активное, но и индуктивное сопротивления обмоток его якоря. 2 ил.

 

Изобретение относится к области электрических машин, в частности к машинам переменного тока.

Наиболее близким аналогом предложенного является однофазный синхронный генератор с возбуждением от постоянных магнитов.

Названный генератор наряду с известными достоинствами обладает и некоторыми недостатками. У него относительно низкий КПД и плохая регулируемость скорости ротора в двигательном режиме. Это связано прежде всего с тем, что его индуктор в ходе вращения индуцирует в витках обмотки якоря токи таких направлений, что сзади его магнитных полюсов на якоре всегда будут электромагнитные полюса противоположных полярностей первым, а спереди их - одноименные полюса. Кроме того, у его якорных обмоток достаточно большие активное и индуктивное сопротивления.

Технический результат заявленного изобретения - существенное повышение КПД, улучшение его электромеханических характеристик.

Технический результат достигается тем, что обмотки якоря в предложенной конструкции генератора кольцевые вместо обычно применяемых петлевых, а ферромагнитный сердечник разделен на два полуцилиндра и имеет с двух сторон немагнитные зазоры между собой. Кроме того, их витки пронизываются в ходе работы силовыми линиями - индукции одного направления, исходящими от одноименных полюсов постоянных магнитов индуктора. Такая конструкция якоря позволяет направить его магнитные силовые линии по кругу, а не по диаметру, как это обычно происходит у аналога с петлевыми обмотками и с замкнутым магнитопроводом. Она же позволяет существенно снизить не только активное, но и индуктивное сопротивления обмоток его якоря.

Предложенный однофазный генератор с кольцевой якорной обмоткой, выполненный в виде однофазного синхронного генератора, состоящий из якоря и индуктора, разделенных воздушным зазором, отличается тем, что якорь состоит из двух соединенных последовательно кольцевых обмоток с полукольцевыми ферромагнитными сердечниками, ближайшие прямоугольные концы которых приклеены немагнитными вкладышами, а индуктор состоит из размещенного на валу вращения центрального цилиндрического магнитопровода, на диаметрально противоположных поверхностях которого установлены два стержневые постоянные магниты с одноименными вогнутыми полюсами.

На фиг.1 и 2 показаны соответственно поперечный и продольный разрезы предложенного генератора.

На фиг.1 и 2 приняты следующие обозначения: 1 - проводник электрического тока, 2 - немагнитный зазор, 3 - незамкнутый магнитопровод якоря, 4 - кольцевая обмотка якоря, 5 - постоянный стержневой магнит с выпуклым и вогнутым полюсами индуктора, 6 - центральный магнитопровод индуктора, 7 - электрический вывод генератора.

Однофазный генератор с кольцевой якорной обмоткой работает следующим образом. При вращении с внешним двигателем индуктор генератора начинает вращаться, например, по часовой стрелке. В этом случае в витках обмотки 4 якоря наводятся ЭДС одного знака. Но на электрическом выводе 7 будет поддерживаться определенное переменное напряжение. Это связано тем, что в каждый раз, когда магнитные полюса постоянных магнитов 5 индуктора проходят немагнитные зазоры 2 сердечника якоря, происходит его перемагничивание, что вызывает в обмотках 4 якоря ЭДС другого знака. При этом индукционные переменные токи, протекающие по виткам обмотки 4 якоря, намагничивают его ферромагнитные сердечники 3 так, что магнитные силовые линии будут всегда направлены по кругу через немагнитные зазоры 2, где будут электромагнитные полюса обоих полярностей. В этом случае по всему кругу в течение всего цикла вращения индуктора не будут возникать отдельные магнитные полюса, препятствующие движению последнего, как это происходит обычно в случае с петлевыми обмотками.

Предложенный генератор может работать и в двигательном режиме. Если подать от специального источника или от неподвижного коллектора на электрический вывод 7 генератора переменное напряжение одного знака с частотой, двухкратной частоте вращения ротора, то в каждый раз, когда полюса постоянных магнитов 5 будут находиться в области обмоток 4 якоря, по его виткам будут всегда протекать токи в одном направлении. Это приводит к электромагнитному взаимодействию их с постоянными магнитами 5 ротора, который при этом начинает вращаться, направление которого определяется правилом левой руки. В то же время ферромагнитные сердечники 3 статора не будут насыщаться от токов сети одного направления. Это достигается тем, что при каждом прохождении постоянных магнитов 5 ротора области немагнитных зазоров 2 они будут перемагничиваться.

Источники информации

1. Бертинов А.И. и др. Униполярные электрические машины с жидкометаллическими токосъемниками. - М.-Л.: Энергия, 1966.

2. Бертинов А.И. Специальные электрические машины. - М.: Энергия, 1982.

3. Бут Д.А. Бесконтактные электрические машины. - М.: ВШ, 1990.

4. Иродов И.А. Электромагнетизм. - М.: Бином, 2003.

5. Калашников С.Г. Электричество. - М.: Наука, 1985.

Однофазный генератор с кольцевой якорной обмоткой, выполненный в виде однофазного синхронного генератора, состоящий из якоря и индуктора, разделенных воздушным зазором, отличающийся тем, что якорь состоит из двух соединенных последовательно кольцевых обмоток с полукольцевыми ферромагнитными сердечниками, ближайшие прямоугольные концы которых приклеены немагнитными вкладышами, а индуктор состоит из размещенного на валу вращения центрального цилиндрического магнитопровода, на диаметрально противоположных поверхностях которого установлены два стержневые постоянные магниты с одноименными вогнутыми полюсами.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к автомобилестроению, а именно к электромеханическому усилителю руля автомобиля. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в трехфазных машинах с возбуждением от постоянных магнитов. .

Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей конструктивного выполнения синхронных электрических машин, в частности - синхронных генераторов.

Изобретение относится к области электротехники и в частности - к низкооборотным высокомоментным электрическим двигателям, электроприводам и генераторам, касается особенностей конструктивного исполнения бесконтактных магнитоэлектрических машин с электромагнитной редукцией и может быть использовано в системах автоматики, в качестве мотор-колес, мотор-барабанов, стартер-генераторов, электроусилителей руля, прямых приводов в бытовой технике, электроприводов бетоносмесителей, грузоподъемных механизмов, ленточных транспортеров, насосов для перекачки жидкостей, механизмов с высокими моментами на валу и низкими частотами его вращения, а также в качестве ветрогенераторов, гидрогенераторов, высокочастотных электрических генераторов и синхронных генераторов преобразователей частоты.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электродвигателях для стиральных машин. .

Изобретение относится к электротехнике, к электродвигателям с постоянными магнитами. .

Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей конструктивного выполнения синхронных электрических машин с возбуждением от постоянных магнитов.

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения, а именно к конструкциям роторов высокооборотных электрических машин. .

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам и электроприводу. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при создании магнитоэлектрических генераторов тока для ветряных электростанций и микроГЭС.

Изобретение относится к электротехнике, к производству электрической энергии. Технический результат заключается в повышении кпд путем использования энергии электромагнитов постоянного тока.

Изобретение относится к области электротехники и касается изготовления роторов электрических машин. Предложен способ изготовления ротора (14) для электрической машины (13), включающий следующие стадии его осуществления: а) изготовление магнитного элемента (8) посредством склеивания друг с другом постоянных магнитов (1, 1', 1", 1'") с помощью первого клея, при этом каждый постоянный магнит (1, 1', 1", 1'") имеет одну сторону (2) с магнитным северным полюсом (N) и одну сторону (3) с магнитным южным полюсом (S), при этом постоянные магниты (1, 1', 1", 1'") при склеивании расположены так, что стороны магнитных северных полюсов (N) или стороны магнитных южных полюсов (S) образуют общую нижнюю сторону (3, 3', 3", 3'") магнитного элемента (8), при этом первый клей в затвердевшем состоянии имеет твердую консистенцию; b) склеивание нижней стороны магнитного элемента (8) с ярмом (12) с помощью второго клея, при этом второй клей в затвердевшем состоянии является мягким и эластичным, что исключает разрыв второго клея при повышении температуры расширения магнитного элемента (8) и ярма (12).

Изобретение относится к области электротехники, в частности - к электрическим машинам с поперечным магнитным потоком. Предлагаемая электрическая машина с поперечным магнитным потоком содержит, по меньшей мере, три фазы, каждая из которых образована сердечником статора и обмотками.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к исполнительным электромагнитным механизмам систем автоматики. .

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения и может быть использовано, например, в электрогенераторах с высокой частотой вращения. .

Генератор // 2488211
Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения и может быть использовано в генераторах для автономных источников электропитания, например в электрооборудовании автомобилей.

Изобретение относится к области электротехники и машиностроения, в частности к модульным вентильным электродвигателям для погружных нефтедобывающих установок. .

Изобретение относится к области электротехники, в частности к низкооборотным высокомоментным электрическим двигателям, электроприводам и генераторам, касается конструктивного исполнения бесконтактных магнитоэлектрических машин с электромагнитной редукцией и может быть использовано в прямых приводах, в системах автоматики, в механизмах с высокими моментами на валу и низкими частотами вращения вала, а также в качестве высокочастотных электрических генераторов и синхронных преобразователей частоты.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электромагнитным приводам исполнительных механизмов, и может быть использовано для поворота исполнительного механизма на заданный угол с фиксацией в крайних положениях.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к двигателям и генераторам с постоянными магнитами, в частности к магнитоэлектрическим генераторам электроэнергии. Предлагаемая магнитоэлектрическая машина содержит неподвижный статор и подвижный ротор, выполненные из немагнитного материала, в корпусе статора выполнены «П»-образные шихтованные магнитопроводы с обмотками, ротор содержит рабочие элементы, выполненные в виде постоянных магнитов и расположенные в отверстиях в форме прорезей размерами l и l1, причем количество прорезей m равно количеству постоянных магнитов. При этом корпус статора магнитоэлектрической машины выполнен в виде полого цилиндра, на внутренней поверхности которого размещены не менее 3 групп «П»-образных шихтованных магнитопроводов с обмотками. Каждая группа содержит не менее 3 «П»-образных шихтованных магнитопроводов с обмотками, соединенных последовательно между собой и смещенных относительно друг друга на расстояние L. Ротор расположен внутри статора и состоит из полого цилиндра, в прорезях которого размещены постоянные магниты, смещенные относительно друг друга на угол α=120°, полюса постоянных магнитов выступают за пределы полого цилиндра на величину Δ: Δ=d-l′, где Δ - величина выступа полюсов магнитов за пределы полого цилиндра; d - диаметр окружности, определяемый внутренним диаметром статора и размерами магнитопровода; l′ - величина воздушного зазора между магнитопроводом и магнитом. Технический результат - повышение КПД магнитоэлектрической машины при одновременном уменьшении тягового усилия в осевом направлении и упрощение конструкции, а также обеспечение максимального значения коэффициента мощности при дисковом исполнении такой машины. 3 ил.
Наверх