Беспазовый синхронный генератор с интегрированным магнитным подвесом

Изобретение: относится к электротехнике и может быть использовано в магнитоэлектрических генераторах автономных систем электроснабжения. Технический результат состоит в повышении надежности и энергоэффективности системы измерения и управления, а также снижении массогабаритных показателей за счет объединения генератора с магнитным подвесом. Синхронноый генератор с интегрированным магнитным подвесом содержит расположенные на валу постоянные магниты. Магнитопровод выполнен беспазовым, с расположенными на нем зубцовой силовой и зубцовой управляющей обмотками. В промежутках между зубцовой силовой обмоткой уложена зубцовая управляющая обмотка интегрированного магнитного подвеса. Управляющая обмотка выполнена для числа полюсов 2р=n±1. Зубцовая силовая обмотка выполнена для числа полюсов 2р=n. На валу расположены подвижные постоянные магниты, выполненные в виде секторов, формирующих окружность, а неподвижные постоянные магниты расположены на корпусе. В зазоре между подвижными постоянными магнитами и неподвижными постоянными магнитами установлен датчик Холла. 2 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в магнитоэлектрических генераторах автономных систем электроснабжения.

Известна синхронная электрическая машина с постоянными магнитами [патент РФ №123600 U1, МПК Н02K 21/12, 27.12.2012], содержащая кольцевой беспазовый статор в виде шихтованного цилиндрического магнитопровода с распределенной по окружности многофазной обмоткой и цилиндрический ротор, включающий немагнитный вал и распределенные по окружности ферромагнитные полюсы в виде намагниченных в тангенциальном направлении постоянных призматических магнитов и вставки из магнитомягкого материала, а также устройство закрепления указанных магнитов и вставок (устройство обеспечения механической прочности ротора), при этом устройство закрепления магнитов (устройство обеспечения механической прочности ротора) выполнено в виде сплошной оболочки из карбоновых или кевларовых нитей толщиной 0,2-0,3 мм, размещенной с наружной стороны магнитов и вставок.

Недостатком данной конструкции являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что данная синхронная машина с постоянными магнитами не позволяет определять положение ротора, а также наличие дополнительного немагнитного зазора, снижающего у статора энергетические показатели КПД и cos ϕ.

Известна опора (патент РФ №2178243 С2, Н05Н 1/00, 10.01.2002), содержащая установленный в корпусе цилиндрический аксиально намагниченный магнит, размещенную на роторе соосно ферромагнитную втулку, расположенную напротив нижнего торца магнита, и кольцевую камеру с демпфирующей жидкостью. Камера снабжена внутри радиально подвижным кольцевым элементом, подвешенным на гибких нитях и состоящим из внутреннего ферромагнитного кольца и связанного с ним наружного немагнитного кольца.

Недостатком данной конструкции являются сложность ее технической реализации, повышенные массогабаритные показатели системы и невысокая надежность, вызванная использованием электромагнитов.

Известна электрическая машина с магнитным подвесом ротора [патент США №43909082, кл. Н02К 5/00, F16C 32/04, 15.05.1982 г.], содержащая статор, ротор, осевое стабилизирующее устройство и радиальное стабилизирующее устройство, состоящее из расположенного на роторе диска с двусторонними кольцевыми выступами, размещенных с двух сторон от этого диска и закрепленных на статоре магнитопроводов с тангенциальными выступами и магнита, соединенного с указанными магнитопроводами, для увеличения радиальной жесткости магнитного подвеса выступы каждого магнитопровода выполнены в виде двух противолежащих секторов, причем выступы одного магнитопровода смещены на 90° относительно выступов другого.

Основными недостатками данной машины являются сложность и невысокая надежность радиального стабилизирующего устройства, а также малая точность, большие массогабаритные показатели.

Известна синхронная электрическая машина с магнитным подвесом ротора [патент РФ №44773 U1, МПК F16C 39/06, Н02К 5/00, 27.03.2005], содержащая статор и ротор, выполненный из немагнитного материала, с обмоткой возбуждения из сверхпроводящего материала, магнитные подшипники, установленные на торцах статора, которые имеют обмотку, выполненную по схеме нулевого потока и разделенную на две одинаковые электрически несвязанные части, симметрично расположенные относительно середины статора.

Недостатками данной конструкции являются сложность ее технической реализации, малая надежность и большие массогабаритные показатели, а также сложность регулирования.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является высокоскоростная электрическая машина с вертикальным валом [патент РФ №2540696 C1, МПК Н02K 7/09, F16C 32/04, F16C 39/06], содержащая статор, ротор, насаженный на вертикальный вал, также в машине установлены два радиальных и один осевой гибридные магнитные подшипники, выполненные из электромагнитов, в магнитопроводе которых установлены вставки из постоянных магнитов. При этом каждая вставка из постоянных магнитов намагничена в направлении силовой линии магнитного потока, создаваемого обмоткой электромагнита. В качестве дополнительных осевых опор установлены магнитные подшипники на постоянных магнитах, причем на стороне ротора, где осевые силы имеют максимальное значение, магнитные подшипники на постоянных магнитах установлены с возможностью отталкивания, а на противоположной стороне ротора магнитные подшипники на постоянных магнитах установлены с возможностью притяжения.

Недостатками данного устройства являются повышенные массогабаритные показатели электрической машины, вызванные способом установки дополнительных подшипников, и ограниченные функциональные возможности, обусловленные отсутствием управления положением ротора электрической машины.

Задача изобретения - уменьшение массогабаритных показателей машины, расширение функциональных возможностей благодаря повышению надежности и быстродействию пространственного регулирования положения ротора.

Техническим результатом является повышение надежности и энергоэффективности системы измерения и управления, а также снижение массогабаритных показателей за счет объединения беспазового генератора с применением магнитных подвесов на силах Лоренца.

Поставленная задача решается и указанный результат достигается тем, что электрическая машина, содержащая ротор с постоянными магнитами, магнитный подшипник, магнитопровод с силовой обмоткой, согласно изобретению осуществлена в виде синхронного генератора с интегрированным магнитным подвесом, расположенными на валу постоянными магнитами, причем магнитопровод реализован беспазовым, с расположенным на нем зубцовой силовой обмоткой и зубцовой управляющей обмоткой, в промежутках между зубцовой силовой обмоткой уложена зубцовая управляющая обмотка интегрированного магнитного подвеса, причем управляющая обмотка выполнена для числа полюсов 2р=n±1, а зубцовая силовая обмотка выполнена для числа полюсов 2р=n, при этом на валу расположены подвижные постоянные магниты, выполненные в виде секторов, формирующих окружность, а неподвижные постоянные магниты расположены на корпусе, в зазоре между подвижными постоянными магнитами и неподвижными постоянными магнитами установлен датчик Холла.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фигуре 1 изображено устройство для управления магнитным подвесом. На фигуре 2 изображен разрез беспазового синхронного генератора с интегрированным магнитным подвесом.

Беспазовый синхронный генератор с интегрированным магнитным подвесом содержит (фиг. 1) систему управления 1, соединяющую с датчиком Холла 2, который расположен между подвижными постоянными магнитами 3 и неподвижными постоянными магнитами 4. Беспазовый магнитопровод 5 (фиг. 2) с расположенными зубцовой силовой обмоткой 6, в промежутках между которыми уложена зубцовая управляющая обмотка 7. На валу 8 расположены постоянные магниты 9. Беспазовый синхронный генератор с интегрированным магнитным подвесом находится в корпусе 10.

Беспазовый синхронный генератор с интегрированным магнитным подвесом работает следующим образом: при перекосе ротора возникает неравномерность магнитной индукции в воздушном зазоре и сил между подвижными постоянными магнитами 3, выполненными в виде секторов, формирующих окружность, и неподвижными постоянными магнитами 4. Величина перекосе ротора определяется датчиками Холла 2 и передается в систему управления 1, которая подает управляющий сигнал на управляющую зубцовую обмотку 7, воздействие которой либо снижает, либо повышает остаточную индукцию, благодаря чему вал 8 с постоянными магнитами 9 возвращается в концентричное положение.

Итак, заявляемое изобретение позволяет расширить функциональные возможности благодаря объединению беспазового генератора с магнитным подвесом с возможностью управления положением ротора, минимизировать массогабаритные показатели и повысить надежность и энергоэффективность беспазовых генераторов с магнитным подвесом на постоянных магнитах.

В результате повышается энергоэффективность и надежность управляемого беспазового генератора с магнитным подвесом на постоянных магнитах и минимизируются массогабаритные показатели.

Электрическая машина, содержащая ротор с постоянными магнитами, магнитный подшипник, магнитопровод с силовой обмоткой, отличающаяся тем, что осуществлена в виде синхронного генератора с интегрированным магнитным подвесом, расположенными на валу постоянными магнитами, причем магнитопровод реализован беспазовым, с расположенным на нем зубцовой силовой обмоткой и зубцовой управляющей обмоткой, в промежутках между зубцовой силовой обмоткой уложена зубцовая управляющая обмотка интегрированного магнитного подвеса, причем управляющая обмотка выполнена для числа полюсов 2р=n±1, а зубцовая силовая обмотка выполнена для числа полюсов 2р=n, при этом на валу расположены подвижные постоянные магниты, выполненные в виде секторов, формирующих окружность, а неподвижные постоянные магниты расположены на корпусе, в зазоре между подвижными постоянными магнитами и неподвижными постоянными магнитами установлен датчик Холла.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области энергомашиностроения и может быть использовано для обеспечения бесконтактного вращения ротора электрических машин. Отличие по первому варианту гибридного магнитного подшипника с использованием сил Лоренца состоит в том, что введены две управляющие m-фазные обмотки, расположенные одна над другой, при этом нижняя m-фазная обмотка выполнена со скосом, а верхняя m-фазная обмотка - без скоса, на левом конце вала установлен радиально аксиальный магнитный подшипник на постоянных магнитах, состоящий из внутреннего и внешнего наборов радиальных магнитных колец, установленных концентрично относительно друг друга с воздушным зазором, и аксиального магнитного кольца, установленного с радиальным воздушным зазором относительно вала и аксиальным воздушным зазором относительно внутреннего и внешнего наборов радиальных магнитных колец, а на правом конце вала - радиальный магнитный подшипник на постоянных магнитах, состоящий из внутреннего и внешнего наборов радиальных магнитных колец, установленных концентрично относительно друг друга с воздушным зазором, при этом наборы внутренних постоянных магнитов запрессованы в бандажную втулку, которая выполнена из электропроводящего материала и выполняет функцию пассивного демпфера.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве подвеса ротора электрических машин. Технический результат заключается в повышении надежности.

Изобретение относится к машине с улавливающим подшипником гибридной конструкции. Машина содержит статор (1) и ротор (2).

Группа изобретений относится к машиностроению и может быть использована в конструкциях, включающих гибкий ротор на электромагнитных подшипниках (ЭМП). Технический результат - повышение надежности и ресурса работы гибкого ротора на ЭМП в результате увеличения степени компенсации остаточного дисбаланса за счет формирования в каждом радиальном ЭМП гибкого ротора двух дополнительных ортогональных управляющих сил, повышающих эффективность корректировки положения оси гибкого ротора в переходных режимах и определяемых с помощью предлагаемых системы и порядка управления работой гибкого ротора.

Изобретение относится к устройству магнитного подшипника. Устройство магнитного подшипника содержит первое магнитное устройство, которое выполнено кольцеобразным и имеет центральную ось (1), для удержания вала (2) с возможностью поворота посредством магнитных сил на центральной оси, второе магнитное устройство, которое является независимым от первого магнитного устройства, для компенсации предопределенной силы, которая воздействует на вал (2), причем второе магнитное устройство выполнено кольцеобразным и расположено концентрично к первому магнитному устройству.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электромашиностроению. Технический результат – уменьшение массы и габаритов электромашины, повышение её надежности и эффективности охлаждения обмотки и сердечника статора.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к высокоскоростным электромеханическим преобразователям энергии на гибридных магнитных подшипниках. Определяют скорость вращения ротора электромеханического преобразователя энергии, измеряют напряжения на обмотках статора, сравнивают со значениями, заложенными в программу блока управления электромагнитными подшипниками, и при приближении к значению напряжения, соответствующему диапазону критической частоты вращения ротора, импульсно повышают ток на обмотках электромагнитных подшипников, смещая диапазон критических частот для данного ротора.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к генераторам электрической энергии. Технический результат - повышение эффективности генерирования электрической энергии.

Изобретение относится к области энергетики. Технический результат - повышение энергоэффективности и энергосбережения накопителя энергии.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в нагнетателях, компрессорах, турбодетандерах газоперекачивающих агрегатов с тяжелыми роторами горизонтального исполнения массой, например, не менее 900 кг.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим синхронным турбогенераторам переменного трехфазного тока с электромагнитным возбуждением, предназначенным для генерации напряжений двух различных частот.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электродинамической машине (1), которая содержит один корпус (2) и один ротор (4), а также нулевую точку (5), причем нулевая точка (5) расположена внутри корпуса (2) и может быть соединена с помощью закорачивающей перемычки (13, 15), причем закорачивающая перемычка выполнена таким образом, что возможно электрическое разъединение концов (10, 11, 12) нулевой точки внутри корпуса (2) генератора.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам запуска авиационного двигателя и электроснабжения бортовой системы самолета. Стартер-генератор, вал ротора которого выполнен единым с валом газотурбинного двигателя, причем на валу установлены постоянные магниты с чередующимися полярностями и различными допустимыми рабочими температурами, а в пазах статора расположена полюснопереключаемая обмотка.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления ветроэнергетической установкой. Технический результат - снижение веса и улучшение соотношения между весом и номинальной мощностью генератора.

Изобретение относится к системе преобразования механической энергии в электрическую, которая, в частности, подходит для использования в системах преобразования ветровой энергии.

Изобретение относится к области электромашиностроения и может быть использовано в качестве источников электрической энергии автономных систем электроснабжения.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к индукторным генераторам постоянного тока, и может быть использовано в качестве автономного источника электроэнергии с ограниченным осевым габаритом.

Изобретение относится к области электротехники, а именно - к электродвигателям с большим отношением длины к диаметру, и может быть использовано при конструировании электродвигателей, используемых в качестве привода в погружных насосных установках для добычи пластовой жидкости из скважин.

Генератор // 2488210
Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей конструктивного выполнения электрических машин, в частности синхронных генераторов индукторного типа, применяемых, например, в автотракторном электрооборудовании.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим машинам постоянного тока. .

Изобретение: относится к электротехнике и может быть использовано в магнитоэлектрических генераторах автономных систем электроснабжения. Технический результат состоит в повышении надежности и энергоэффективности системы измерения и управления, а также снижении массогабаритных показателей за счет объединения генератора с магнитным подвесом. Синхронноый генератор с интегрированным магнитным подвесом содержит расположенные на валу постоянные магниты. Магнитопровод выполнен беспазовым, с расположенными на нем зубцовой силовой и зубцовой управляющей обмотками. В промежутках между зубцовой силовой обмоткой уложена зубцовая управляющая обмотка интегрированного магнитного подвеса. Управляющая обмотка выполнена для числа полюсов 2рn±1. Зубцовая силовая обмотка выполнена для числа полюсов 2рn. На валу расположены подвижные постоянные магниты, выполненные в виде секторов, формирующих окружность, а неподвижные постоянные магниты расположены на корпусе. В зазоре между подвижными постоянными магнитами и неподвижными постоянными магнитами установлен датчик Холла. 2 ил.

Наверх