RU181317U1

RU181317U1 - ELECTRIC GENERATOR HAVING A CENTRAL MAGNETIC SHAFT

Info

Publication number: RU181317U1
Application number: RU2018109908U
Authority: RU
Inventors: Кабу Уолтер МАКГЕРУ
Original assignee: Дзе Трастиз Фор Дзе Тайм Биинг Оф Дзе Кмн Фулфилмент Траст
Priority date: 2018-03-21
Filing date: 2018-03-21
Publication date: 2018-07-10

Abstract

Электрический генератор имеет статор и ротор, при этом статор содержит центральный вал, который имеет по меньшей мере одну катушку на осевом конце, аксиально-смещенную таким образом, что основной центральный участок центрального вала катушкой не окружен, причем, катушка выполнена с возможностью намагничивания этого центрального вала. Статор содержит множество генерирующих слоев, при этом каждый генерирующий слой содержит генерирующие обмотки, намотанные по окружности вокруг центрального вала, а ротор содержит намагничивающий слой, выровненный с основным центральным участком. По меньшей мере один из генерирующих слоев выполнен в виде трубчатого узла, содержащего трубчатое тело, которое является коаксиальным с центральным валом, и по меньшей мере одну катушку на своем осевом конце, аксиально-смещенную таким образом, что основной центральный участок трубчатого тела катушкой не окружен, причем катушка выполнена с возможностью намагничивания трубчатого тела. 4 Фиг.The electric generator has a stator and a rotor, while the stator contains a central shaft, which has at least one coil at the axial end, axially biased so that the main central portion of the central shaft is not surrounded by a coil, and the coil is made to magnetize this central shaft. The stator contains many generating layers, with each generating layer containing generating windings wound around a circle around the central shaft, and the rotor contains a magnetizing layer aligned with the main central portion. At least one of the generating layers is made in the form of a tubular assembly containing a tubular body that is coaxial with the central shaft and at least one coil at its axial end axially biased so that the main central portion of the tubular body is not surrounded by a coil moreover, the coil is made with the possibility of magnetization of the tubular body. 4 FIG.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

Настоящая полезная модель относится к электрическим машинам, а именно, - к электрическим генераторам. Более конкретно, - оно относится к генератору, имеющему центральный магнитный вал.The present utility model relates to electric machines, namely, to electric generators. More specifically, it relates to a generator having a central magnetic shaft.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

В обычной конструкции электрического генератора самой внутренней центральной частью генератора является ротор, который представляет собой вращающийся элемент генератора. Эта вращающая часть является источником магнитного поля (то есть, намагничивающим элементом или намагничивающим слоем), который создает электромагнитное поле для генератора. Это созданное ротором магнитное поле пересекает или "разрезает" проводники в обмотках, которые являются частью статора, и генерирует электрический ток. Заявителю известны конструкции генераторов, которые имеют многослойный ротор и (или) многослойный статор.In the conventional design of an electric generator, the innermost central part of the generator is a rotor, which is a rotating element of the generator. This rotating part is a source of a magnetic field (i.e., a magnetizing element or a magnetizing layer) that creates an electromagnetic field for the generator. This rotor-generated magnetic field crosses or “cuts” the conductors in the windings that are part of the stator and generates an electric current. The applicant is aware of the design of generators that have a multilayer rotor and / or multilayer stator.

В большинстве обычных конструкций, которые известны Заявителю, источником магнитного поля является ротор, в то время как статор всегда неподвижен и является проводником для генераторов. В других конструкциях статор не является источником магнитного поля. Заявитель отмечает, что для повышения способности генератора генерировать электрическую энергию желательно увеличивать плотность магнитного потока.In most conventional designs that are known to the Applicant, the source of the magnetic field is the rotor, while the stator is always stationary and is a conductor for generators. In other designs, the stator is not a source of magnetic field. The applicant notes that in order to increase the generator's ability to generate electrical energy, it is desirable to increase the magnetic flux density.

Заявитель ставит задачу создания генератора, в котором статор способствует формированию и усилению магнитного поля, но, тем не менее, представляет собой генерирующий слой, а не намагничивающий слой.The applicant sets the task of creating a generator in which the stator contributes to the formation and amplification of the magnetic field, but, nevertheless, is a generating layer, and not a magnetizing layer.

СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИESSENCE OF A USEFUL MODEL

Настоящая полезная модель, соответственно, обеспечивает электрический генератор, имеющий статор и ротор, в котором:The present utility model accordingly provides an electric generator having a stator and a rotor, in which:

статор содержит центральный вал и имеет по меньшей мере одну катушку на осевом конце (далее называемый участком с обмоткой) центрального вала, аксиально-смещенную таким образом, что основной центральный участок центрального вала катушкой не окружен, при этом катушка выполнена с возможностью намагничивания центрального вала, таким образом, чтобы этот центральный вал имел разнесенные друг от друга в осевом направлении разноименные магнитные полюса, причем, один полюс обеспечен на участке с обмоткой, а другой полюс обеспечен на основном центральном участке; the stator comprises a central shaft and has at least one coil at the axial end (hereinafter referred to as the winding portion) of the central shaft, axially offset so that the main central portion of the central shaft is not surrounded by a coil, while the coil is magnetizable to the central shaft, so that this central shaft has opposite magnetic poles spaced apart from each other in the axial direction, moreover, one pole is provided in the area with the winding, and the other pole is provided on the main circuit ntral site;

статор содержит множество генерирующих слоев, при этом каждый генерирующий слой содержит генерирующие обмотки, намотанные по окружности вокруг центрального вала, неподвижные относительно этого центрального вала, и радиально выровненные с основным центральным участком центрального вала;the stator comprises a plurality of generating layers, each generating layer comprising generating windings wound around a central shaft, stationary relative to this central shaft, and radially aligned with the main central portion of the central shaft;

ротор содержит намагничивающий слой, образованный коаксиально вокруг первого генерирующего слоя и радиально выровненный с основным центральным участком, этот намагничивающий слой имеет радиально удаленные друг от друга разноименные магнитные полюса, при этом внутренний магнитный полюс имеет полярность, отличную от полярности выровненного основного центрального участка центрального вала; и при этомthe rotor contains a magnetizing layer formed coaxially around the first generating layer and radially aligned with the main Central portion, this magnetizing layer has radially remote from each other opposite magnetic poles, while the internal magnetic pole has a polarity different from the polarity of the aligned main central portion of the Central shaft; and wherein

по меньшей мере один из генерирующих слоев выполнен в виде трубчатого узла, содержащегоat least one of the generating layers is made in the form of a tubular assembly containing

трубчатое тело, которое коаксиально с центральным валом,a tubular body that is coaxial with the central shaft,

по меньшей мере одну катушку на осевом конце (далее называемом участком с обмоткой) трубчатого тела, аксиально-смещенную таким образом, что основной центральный участок трубчатого тела катушкой не окружен, при этом, катушка выполнена с возможностью намагничивания трубчатого тела таким образом, чтобы это трубчатое тело имело разнесенные друг от друга в осевом направлении разноименные магнитные полюса, причем один полюс обеспечен на участке с обмоткой, а другой полюс обеспечен на основном центральном участке,at least one coil at the axial end (hereinafter referred to as the winding portion) of the tubular body, axially displaced so that the main central portion of the tubular body is not surrounded by a coil, while the coil is configured to magnetize the tubular body so that it is tubular the body had opposite magnetic poles spaced apart from each other in the axial direction, with one pole provided on the winding portion and the other pole provided on the main central portion,

при этом генерирующие обмотки обеспечены на центральном участке трубчатого тела или радиально выровнены по отношению к нему.wherein the generating windings are provided in the central portion of the tubular body or are radially aligned with it.

Основной центральный участок можно рассматривать как активную или намагничивающую часть центрального вала, даже если центральный вал обычно является генерирующим слоем.The main central portion can be considered as the active or magnetizing part of the central shaft, even if the central shaft is usually a generating layer.

Центральный вал может иметь на одном своем конце одну катушку. В этом случае центральный вал может иметь два магнитных полюса, один - на участке с обмоткой и один - на основном центральном участке. При этом основной центральный участок и участок с обмоткой могут быть N-S или S-N (что по всему данному описанию означает: N - северный полюс, а S - южный полюс).The central shaft may have one coil at one end. In this case, the central shaft may have two magnetic poles, one in the winding portion and one in the main central portion. In this case, the main central section and the section with the winding can be N-S or S-N (which throughout this description means: N is the north pole, and S is the south pole).

Центральный вал может иметь пару катушек, по одной на каждом своем конце. В этом случае центральный вал может иметь три магнитных полюса, по одному - на каждом участке с обмоткой, и один - на основном центральном участке. Эти три магнитных полюса могут чередоваться, например, N-S-N или S-N-S.The central shaft may have a pair of coils, one at each end. In this case, the central shaft can have three magnetic poles, one in each section with a winding, and one in the main central section. These three magnetic poles can alternate, for example, N-S-N or S-N-S.

Центральный вал может выступать в осевом направлении наружу за генерирующий слой. Более конкретно, участок с обмоткой может выступать наружу за генерирующий слой, в то время как основной центральный участок может быть окружен или охвачен генерирующим слоем. Если имеются две катушки, тогда выступать наружу за генерирующий слой могут оба конца центрального участка.The central shaft may protrude axially outward beyond the generation layer. More specifically, the winding portion may protrude outwardly behind the generation layer, while the main central portion may be surrounded or enclosed by the generation layer. If there are two coils, then both ends of the central portion can protrude outward behind the generation layer.

Основной центральный участок может быть в 1-5 раз больше или длиннее, чем участок с обмоткой, а более конкретно, - может быть длиннее его в 2-3 раза.The main central portion may be 1-5 times longer or longer than the winding portion, and more specifically, may be 2-3 times longer.

Генерирующий слой может быть первым генерирующим слоем, а генератор может содержать множество генерирующих слоев. Все генерирующие слои могут содержать статор. Генерирующие слои могут быть неподвижными относительно друг друга и относительно центрального вала. Генерирующие слои могут быть неподвижными относительно опорной конструкции или корпуса генератора.The generation layer may be a first generation layer, and the generator may comprise a plurality of generation layers. All generating layers may contain a stator. The generating layers may be stationary relative to each other and relative to the central shaft. The generating layers may be fixed relative to the support structure or the generator housing.

Может быть множество намагничивающих слоев. Намагничивающие слои и генерирующий слой или слои могут быть упорядочены попеременно. Все намагничивающие слои могут содержать ротор. Намагничивающие слои могут быть неподвижными относительно друг друга. В то же время намагничивающие слои могут иметь встречное вращение. Намагничивающие слои могут иметь чередующуюся полярность.There may be many magnetizing layers. The magnetizing layers and the generating layer or layers can be arranged alternately. All magnetizing layers may contain a rotor. Magnetizing layers can be motionless relative to each other. At the same time, magnetizing layers can have counter rotation. Magnetizing layers can have alternating polarity.

Может быть N намагничивающих слоев и N генерирующих слоев, где N есть 1 или более.There may be N magnetizing layers and N generating layers, where N is 1 or more.

Может быть N намагничивающих слоев и N+1 генерирующих слоев, где N есть 1 или более, например, 2. Внешний слой может быть генерирующим слоем. Внешний слой может быть неподвижным. Генератор может включать в себя цилиндрический металлический кожух, который охватывает внешний слой. Этот металлический кожух и внешний слой могут опираться на раму генератора или крепиться к ней. Этот металлический кожух может служить для обеспечения магнитного возвратного пути и для формирования магнитного поля.There may be N magnetizing layers and N + 1 generating layers, where N is 1 or more, for example, 2. The outer layer may be a generating layer. The outer layer may be fixed. The generator may include a cylindrical metal casing that covers the outer layer. This metal casing and the outer layer can be supported on the generator frame or attached to it. This metal casing can serve to provide a magnetic return path and to form a magnetic field.

Развивая эту идею, - если имеются три или более намагничивающих слоев (т.е. N≥3), то чередующиеся намагничивающие слои могут быть вращающимися слоями, образующими часть ротора, в то время как остальные намагничивающие слои могут быть неподвижными, образующими часть статора. Один комплект намагничивающих слоев (например, неподвижные намагничивающие слои) при вращении ротора могут быть электронно-переключаемыми, для того чтобы сохранять попеременную конфигурацию полярности.Developing this idea, if there are three or more magnetizing layers (i.e., N ≥ 3), then alternating magnetizing layers can be rotating layers forming a part of the rotor, while the remaining magnetizing layers can be fixed, forming part of the stator. One set of magnetizing layers (for example, stationary magnetizing layers) can be electronically switched during rotation of the rotor in order to maintain an alternating polarity configuration.

Намагничивающий (или каждый намагничивающий) слой может быть обеспечен постоянными магнитами или электромагнитами. Если намагничивающий слой обеспечен электромагнитами, то эти электромагниты могут быть электронно-переключаемыми, для того чтобы переключать или реверсировать их полярность.The magnetizing (or each magnetizing) layer can be provided with permanent magnets or electromagnets. If the magnetizing layer is provided with electromagnets, then these electromagnets can be electronically switched in order to switch or reverse their polarity.

Задачей конфигурирования генератора в соответствии с полезной моделью может являться:The task of configuring the generator in accordance with the utility model may be:

- усиление магнитного потока между магнитными слоями, тем самым - повышение эффективность генератора;- strengthening the magnetic flux between the magnetic layers, thereby increasing the efficiency of the generator;

- выпрямление магнитного поля между намагничивающими слоями для перпендикулярного пересечения или разреза его проводниками (в обмотках) в генерирующем слое (в слоях);- rectification of the magnetic field between the magnetizing layers for perpendicular intersection or cut by its conductors (in the windings) in the generating layer (in the layers);

- уменьшение центробежной нагрузки за счет самой внутренней части (то есть центрального вала), посредством потокосцепления притягивающей все слои к центру;- reduction of the centrifugal load due to the innermost part (i.e., the central shaft), by means of flux linkage attracting all layers to the center;

- уменьшение расстояние между полюсами и тем самым - повышение эффективности генератора.- reducing the distance between the poles and thereby - increasing the efficiency of the generator.

Можно заметить, что конфигурация трубчатого узла имеет сходство с конфигурацией центрального вала. Трубчатый узел может составлять часть статора.You may notice that the configuration of the tubular assembly resembles the configuration of the central shaft. The tubular assembly may form part of the stator.

Трубчатый узел может иметь одну катушку на одном своем конце. В таком случае трубчатый узел может иметь два магнитных полюса, один - на участке с обмоткой и один - на основном центральном участке. Основной центральный участок и участок с обмоткой могут быть N-S или S-N.The tubular assembly may have one coil at one end thereof. In this case, the tubular assembly may have two magnetic poles, one in the winding portion and one in the main central portion. The main center portion and the winding portion may be N-S or S-N.

Трубчатый узел может иметь пару катушек, одну на каждом своем конце. В таком случае трубчатый узел может иметь три магнитных полюса, по одному - на каждом участке с обмоткой, и один - на основном центральном участке. Эти три магнитных полюса могут чередоваться, например, N-S-N или S-N-S.The tubular assembly may have a pair of coils, one at each end. In this case, the tubular assembly can have three magnetic poles, one in each section with a winding, and one in the main central section. These three magnetic poles can alternate, for example, N-S-N or S-N-S.

Корпус трубчатого узла может быть выполненным из металла, например, из стали.The housing of the tubular assembly may be made of metal, for example, steel.

Трубчатый корпус может иметь круговой или многоугольный (например, квадратный, прямоугольный) профиль поперечного сечения.The tubular body may have a circular or polygonal (e.g., square, rectangular) cross-sectional profile.

Корпус трубчатого узла может содержать множество слоев. Генерирующие обмотки трубчатого узла могут быть обеспечены между этими слоями.The housing of the tubular assembly may comprise multiple layers. Generating windings of the tubular assembly may be provided between these layers.

Намагничивающий слой может быть обеспечен радиально внутри трубчатого узла. Намагничивающий слой может быть обеспечен по обеим сторонам трубчатого узла. Намагничивающий слой (или каждый намагничивающий слой) может быть выровнен с основным центральным участком трубчатого узла. Смежный полюс намагничивающего слоя или каждого намагничивающего слоя может иметь полярность, отличную от полярности основного центрального участка трубчатого узла. Если намагничивающий слой есть на каждой стороне трубчатого узла, то смежные полюсы намагничивающих слоев могут быть одинаковыми или различными по отношению к полюсам основного центрального участка трубчатого узла. Например, основной центральный участок трубчатого узла может иметь полярность S, а смежные полюсы намагничивающего слоя или каждого намагничивающего слоя могут быть N.The magnetizing layer may be provided radially inside the tubular assembly. A magnetizing layer can be provided on both sides of the tubular assembly. The magnetizing layer (or each magnetizing layer) can be aligned with the main central portion of the tubular assembly. The adjacent pole of the magnetizing layer or each magnetizing layer may have a polarity different from that of the main central portion of the tubular assembly. If there is a magnetizing layer on each side of the tubular assembly, then the adjacent poles of the magnetizing layers can be the same or different with respect to the poles of the main central portion of the tubular assembly. For example, the main central portion of the tubular assembly may have a polarity S, and the adjacent poles of the magnetizing layer or each magnetizing layer may be N.

Если присутствует магнитный кожух, то трубчатый корпус может быть физически или "магнитно" подсоединен к этому магнитному кожуху.If a magnetic casing is present, then the tubular casing may be physically or “magnetically” connected to this magnetic casing.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Далее в качестве примера, настоящая полезная модель будет описана со ссылками на приложенные схематичные чертежи.Hereinafter, by way of example, the present utility model will be described with reference to the attached schematic drawings.

На этих чертежах:In these drawings:

фиг. 1 показывает схематичный вид осевого сечения варианта исполнения генератора в соответствии с полезной моделью, который включает в себя в качестве генерирующего слоя трубчатый узел;FIG. 1 shows a schematic axial sectional view of an embodiment of a generator in accordance with a utility model that includes a tubular assembly as a generating layer;

фиг. 2 показывает схематичный вид осевого сечения другого варианта исполнения генератора в соответствии с полезной моделью, который включает в себя в качестве генерирующих слоев два трубчатых узла;FIG. 2 shows a schematic axial section of another embodiment of a generator in accordance with a utility model, which includes two tubular assemblies as generating layers;

фиг. 3 показывает схематичный вид осевого сечения другого варианта генератора по настоящей полезной модели, который включает в себя в качестве генерирующего слоя смещенный трубчатый узел; иFIG. 3 shows a schematic axial section of another embodiment of a generator according to the present utility model, which includes an offset tubular assembly as a generating layer; and

фиг. 4 показывает схематичный вид осевого сечения другого варианта генератора по настоящей полезной модели, который включает в себя в качестве генерирующего слоя смещенный трубчатый узел и магнитный кожух.FIG. 4 shows a schematic axial section of another embodiment of a generator according to the present utility model, which includes an offset tubular assembly and a magnetic casing as a generating layer.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРИМЕРНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF AN EXAMPLE EMBODIMENT

Фиг. 1 иллюстрирует первый вариант исполнения генератора 300 в соответствии с полезной моделью. На всех чертежах толщины различных слоев и зазоры между слоями могут быть изображены не в масштабе, но для большей ясности иллюстрация они могут быть преувеличены или масштабированы.FIG. 1 illustrates a first embodiment of a generator 300 in accordance with a utility model. In all the drawings, the thicknesses of the various layers and the gaps between the layers may not be drawn to scale, but for clarity, they may be exaggerated or scaled.

Генератор 300 является электрическим генератором для получения на выходе электричества в результате механического вращательного ввода. Генератор 300 имеет центральный вал 202, который составляет основу статора генератора 300. Центральный вал 302 является цилиндрическим и удлиненным. Центральный вал 302 имеет две аксиально смещенные катушки 204, 204.1, намотанные на каждом из его концов. Наличие катушек 104, 104.1 служит для разделения центрального вала 102 на три участка: два участка 206 с обмотками и основной центральный участок 208. Основной центральный участок 208 примерно в три раза длиннее, чем каждый участок 106.Generator 300 is an electric generator for generating electricity output from a mechanical rotational input. The generator 300 has a central shaft 202, which forms the basis of the stator of the generator 300. The central shaft 302 is cylindrical and elongated. The central shaft 302 has two axially offset coils 204, 204.1 wound at each of its ends. The presence of coils 104, 104.1 serves to divide the central shaft 102 into three sections: two sections 206 with windings and a main central section 208. The main central section 208 is approximately three times longer than each section 106.

Катушки 204, 204.1 во время работы запитаны и служат в качестве электромагнита для намагничивания центрального вала 202. Соответственно, когда катушки 204, 204.1 запитаны, центральный вал 202 создает три магнитных полюса, которые в осевом направлении разнесены друг от друга. В данном примере участки 204, 204.1 с обмотками имеют полярность S, а основной центральный участок 208 имеет полярность N. The coils 204, 204.1 are energized during operation and serve as an electromagnet to magnetize the central shaft 202. Accordingly, when the coils 204, 204.1 are energized, the central shaft 202 creates three magnetic poles that are axially spaced apart from each other. In this example, sections 204, 204.1 with windings have polarity S, and the main central section 208 has polarity N.

Вокруг основного центрального участка 208 центрального вала 202 обеспечены генерирующие обмотки 210. Эти генерирующие обмотки 210 по существу составляют генерирующий слой 220. Обмотки 210 могут находиться в непосредственной близости от центрального вала 202, даже упираясь в него.Around the main central portion 208 of the central shaft 202, generating windings 210 are provided. These generating windings 210 essentially constitute the generating layer 220. The windings 210 can be in close proximity to the central shaft 202, even resting against it.

Вокруг генерирующего слоя 220 обеспечен намагничивающий слой 222, предназначенный для создания магнитного потока (обычно обозначается позицией 234), продолжающегося через генерирующий слой 220. Этот намагничивающий слой 222 обеспечен электромагнитами 212. Магнитные полюса, попарно образованные намагничивающим слоем 222, являются радиально разнесенными и расположены таким образом, чтобы противоположный полюс S намагничивающего слоя 222 был выровнен с полюсом N основного центрального участка 208. Магнитный поток 234 продолжается прямо между намагничивающим слоем 222 и основным центральным участком 208 центрального вала 202 таким образом, что обмотки 210 генерирующего слоя 220 за один полный оборот перпендикулярно пересекают магнитное поле 234 по крайней мере в двух точках.Around the generating layer 220, a magnetizing layer 222 is provided for creating a magnetic flux (usually indicated by 234) that extends through the generating layer 220. This magnetizing layer 222 is provided with electromagnets 212. The magnet poles formed by the magnetizing layer 222 in pairs are radially spaced and arranged so so that the opposite pole S of the magnetizing layer 222 is aligned with the pole N of the main central portion 208. Magnetic flux 234 continues directly between the magnetization vayuschim layer 222 and the main central portion 208 of the central shaft 202 so that the coil 210 generating layer 220 for one full revolution perpendicularly intersect the magnetic field 234 at least at two points.

Кроме того, генератор 300 имеет множество генерирующих и намагничивающих слоев 220-228. В этом варианте осуществления присутствуют N+1 генерирующих слоя 220, 224, 228 и N намагничивающих слоев 222, 226, где N=2. Основной центральный участок 208 центрального вала 202 и намагничивающие слои 222, 226 имеют радиально чередующиеся магнитные полюса, которые в данном примере расположены как N-S-N-S-N, и поэтому обеспечивают относительно радиальное прямое магнитное поле или поток 234, продолжающийся наружу от (или внутрь, как это может быть) центрального вала 202. Намагничивающие слои 222, 226 образованы электромагнитами 212.In addition, the generator 300 has many generating and magnetizing layers 220-228. In this embodiment, N + 1 generating layers 220, 224, 228 and N magnetizing layers 222, 226 are present, where N = 2. The main central portion 208 of the central shaft 202 and the magnetizing layers 222, 226 have radially alternating magnetic poles, which in this example are located as NSNSN, and therefore provide a relatively radial direct magnetic field or flux 234, extending outward (or inward, as it may be ) of the central shaft 202. The magnetizing layers 222, 226 are formed by electromagnets 212.

Намагничивающие слои 222, 226, которые имеет генератор 300, выполнены с возможностью вращения, образуя таким образом часть конструкции ротора генератора 300. Хотя это и не показано, намагничивающие слои 222, 226 подсоединены к вращательному входу генератора 200. Когда намагничивающие слои 222, 226 вращаются относительно генерирующих слоев 220, 224, 228, направленный наружу радиальный магнитный поток 234 вращается, - подобно спицам колеса, - и пересекает обмотки 210 генерирующих слоев 220, 224, 228 под прямыми углами, тем самым индуцируя ток в обмотках 210.The magnetizing layers 222, 226, which the generator 300 has, are rotatable, thus forming part of the rotor structure of the generator 300. Although not shown, the magnetizing layers 222, 226 are connected to the rotational input of the generator 200. When the magnetizing layers 222, 226 rotate relative to the generation layers 220, 224, 228, the outward radial magnetic flux 234 rotates, like wheel spokes, and intersects the windings 210 of the generation layers 220, 224, 228 at right angles, thereby inducing current in the windings 210.

Хотя это и не показано, для того чтобы изменять полюсы магнитных слоев 222, 226 вместе с катушками 204, 204.1 центрального вала 202, может быть использовано электронное управление. Намагничивающие слои 222, 226 могли быть выполнены с возможностью вращения в одинаковом направлении или в противоположном направлении, поскольку полюсы на каждом слое 222, 226 имеют одну и ту же полярность. Намагничивающие слои 222, 226 могли бы также вращаться в противоположном направлении с одинаковой скоростью или с различной скоростью.Although not shown, in order to change the poles of the magnetic layers 222, 226 together with the coils 204, 204.1 of the central shaft 202, electronic control can be used. The magnetizing layers 222, 226 could be rotatable in the same direction or in the opposite direction, since the poles on each layer 222, 226 have the same polarity. The magnetizing layers 222, 226 could also rotate in the opposite direction at the same speed or at different speeds.

Вследствие того факта, что центральный сердечник 202, который теперь активно участвует в создании магнитного потока 234, расположен коаксиально во внутреннем намагничивающем слое 222, он наполовину уменьшает расстояние между источниками магнитного поля. В соответствии с законом Кулона, сила, действующая на заряды, косвенно пропорциональна квадрату расстояния между зарядами, и поэтому, согласно закону Кулона, это действие (позиционирование источников магнитного поля) увеличивает воздействующую на заряды силу пропорционально уменьшению расстояния и, следовательно, увеличивает общую эффективность генератора 200.Due to the fact that the central core 202, which is now actively involved in creating the magnetic flux 234, is located coaxially in the inner magnetizing layer 222, it halves the distance between the sources of the magnetic field. According to the Coulomb law, the force acting on the charges is indirectly proportional to the square of the distance between the charges, and therefore, according to the Coulomb law, this action (positioning of the magnetic field sources) increases the force acting on the charges in proportion to the decrease in the distance and, therefore, increases the overall generator efficiency 200.

Генератор 300 содержит также один трубчатый узел 310. Этот трубчатый узел 310 имеет цилиндрическое трубчатое тело 312, которое выполнено из стали и которое коаксиально с центральным валом 202. (Хотя это и не показано, трубчатое тело 312 состоит из множества прокатанных слоев, а в пазах, определенных внутри и между прокатанными слоями, намотаны генерирующие обмотки 210). Генерирующие обмотки 210 радиально выровнены по отношению к основному центральному участку 208 центрального вала 202.The generator 300 also includes one tubular assembly 310. This tubular assembly 310 has a cylindrical tubular body 312 which is made of steel and which is coaxial with the central shaft 202. (Although not shown, the tubular body 312 consists of a plurality of laminated layers, and in grooves defined within and between the rolled layers, the windings 210) are wound. The generating windings 210 are radially aligned with the main central portion 208 of the central shaft 202.

Проиллюстрирован лишь небольшой осевой участок трубчатого тела 312. Трубчатое тело 312 выступает за центральный участок генератора 300, причем, этот центральный участок выровнен по отношению к основному центральному участку 208 и к магнитам 212. Как и центральный вал 202, трубчатый узел 300 разделен на основной центральный участок и участок с обмоткой, выровненные с соответствующими участками 208, 206 центрального вала 202. Участки с обмоткой трубчатого тела 312 называются так потому, что вокруг каждого концевого участка трубчатого тела 312 намотана катушка 324.Only a small axial portion of the tubular body 312 is illustrated. The tubular body 312 protrudes from the central portion of the generator 300, moreover, this central portion is aligned with the main central portion 208 and the magnets 212. Like the central shaft 202, the tubular assembly 300 is divided into the main central a section and a section with a winding aligned with the corresponding sections 208, 206 of the central shaft 202. The sections with a winding of the tubular body 312 are called so because a coil is wound around each end section of the tubular body 312 ka 324.

Во время работы катушки 314 эффективно запитаны с целью превращения трубчатого узла 310 в электромагнит с распределенными по оси полюсами (снова аналогичным образом тому, как работает центральный вал 202). Полюсы (в данном примере осуществления) являются N-S-N, причем, N - на намотанных участках, а S - на основном центральном участке трубчатого узла 310, что противоположно конфигурации S-N-S полюсов центрального вала 202.During operation, the coils 314 are efficiently energized to turn the tubular assembly 310 into an electromagnet with axially distributed poles (again in the same way as the central shaft 202 works). The poles (in this embodiment) are N-S-N, with N being in the wound sections, and S in the main center portion of the tubular assembly 310, which is the opposite of the S-N-S configuration of the poles of the central shaft 202.

Заявитель полагает, что добавление трубчатого узла 310 значительно повысит напряженность генерируемого магнитного поля 234. Соответственно, при прохождения генерирующих слоев 222, 226 через более сильное магнитное поле 234 (или наоборот) они будут генерировать больший ток.The applicant believes that the addition of the tubular assembly 310 will significantly increase the intensity of the generated magnetic field 234. Accordingly, when the generating layers 222, 226 pass through the stronger magnetic field 234 (or vice versa), they will generate more current.

Хотя трубчатый узел 310 может сам по себе составлять часть статора, Заявитель отмечает, что для переключения полярности трубчатого узла 310 при вращении ротора, например, через каждые 180°, может потребоваться механизм переключения. Для этого могут быть использованы известные переключающие конфигурации.Although the tubular assembly 310 may itself form part of the stator, the Applicant notes that a switching mechanism may be required to switch the polarity of the tubular assembly 310 when the rotor rotates, for example, every 180 °. Known switching configurations may be used for this.

Фиг. 2 показывает генератор 350, подобный генератору 300 на фиг. 1, но отличный тем, что он включает в себя второй трубчатый узел 320 (в дополнение к (первому) трубчатому узлу 310). Этот второй трубчатый узел 320 имеет почти идентичную конфигурацию по отношению к конфигурации первого трубчатого узла 310, но имеет больший диаметр, действующий как радиально внешний генерирующий слой 228. Второй трубчатый узел 320 имеет трубчатый корпус 322 с обмотками 324 на каждом конце, для того чтобы создать разнесенные в осевом направлении магнитные полюса. В этой конфигурации полюса чередуются по схеме S-N-S, противоположно конфигурации первого трубчатого узла 310.FIG. 2 shows a generator 350 similar to the generator 300 in FIG. 1, but excellent in that it includes a second tubular assembly 320 (in addition to the (first) tubular assembly 310). This second tubular assembly 320 has an almost identical configuration with respect to the configuration of the first tubular assembly 310, but has a larger diameter acting as a radially outer generating layer 228. The second tubular assembly 320 has a tubular housing 322 with windings 324 at each end to create axially spaced magnetic poles. In this configuration, the poles alternate in an S-N-S pattern, opposite the configuration of the first tubular assembly 310.

Фиг. 3 показывает генератор 400, который подобен генератору по фиг. 1 в том, что содержит один трубчатый узел 330 обеспечено, но отличный тем, что трубчатый узел 330 является аксиально асимметричным, имеющим трубчатый узел 332 только с одним обмоточным участком и с катушкой 334 только на одном конце. Здесь тоже участки трубчатого узла 330 и центральный вал 202 выровнены между собой в радиальном направлении.FIG. 3 shows a generator 400, which is similar to the generator of FIG. 1 in that it contains one tubular assembly 330 provided, but distinct in that the tubular assembly 330 is axially asymmetric, having a tubular assembly 332 with only one winding portion and with a coil 334 at only one end. Here, too, sections of the tubular assembly 330 and the central shaft 202 are aligned in a radial direction.

Фиг. 4 иллюстрирует генератор 450, который основан на примере по фиг. 3, но имеет также металлический кожух 250, который связан с опорной рамкой (не показана) генератора 450. Внешний генерирующий слой 252 прикреплен к кожуху 250 изнутри его и к по меньшей мере одному концу центрального вала 202. Это сделано для изоляции и усиления в нем магнитного потока 234. Посредством соединения одного конца центрального вала 202 с внешней поверхностью внешнего генерирующего слоя 252 обеспечен путь возврата магнитного потока.FIG. 4 illustrates a generator 450, which is based on the example of FIG. 3, but also has a metal casing 250, which is connected to the supporting frame (not shown) of the generator 450. An external generating layer 252 is attached to the casing 250 from inside it and to at least one end of the central shaft 202. This is done for insulation and reinforcement in it magnetic flux 234. By connecting one end of the central shaft 202 to the outer surface of the outer generating layer 252, a magnetic flux return path is provided.

В генераторы 350, 400, 450 по каждой из фиг. 2-4 может быть введено также коммутационное устройство для реверсирования направления тока через катушки 314, 324, 334, чтобы менять полярности полюсов, образуемых трубчатыми узлами 310, 320, 330 при вращении относительно них ротора (например, через каждые 90° или 180° в зависимости от того, сколько полюсов имеют генераторы 300, 350, 400, 450 по окружности).To generators 350, 400, 450 for each of FIG. 2-4, a switching device for reversing the direction of the current through the coils 314, 324, 334 can also be introduced in order to change the polarities of the poles formed by the tubular nodes 310, 320, 330 when the rotor rotates relative to them (for example, every 90 ° or 180 ° depending on how many poles the generators have 300, 350, 400, 450 around the circumference).

Трубчатый узел 310, 320, 330 по фиг. 1-4 предназначен для того, чтобы увеличить напряженность или плотность магнитного поля 234, которая может быть еще больше усилена за счет использования магнитного кожуха 250. Это, соответственно, вызовет больший ток, который будет создаваться в генерирующих обмотках 210. Однако это может обернуться большей стоимостью увеличенной сложности машины. Соответственно, точная конфигурация может быть вопросом выбора конструкции в зависимости от цены, размера, выхода и эффективности генератора и т.д.The tubular assembly 310, 320, 330 of FIG. 1-4 is intended to increase the intensity or density of the magnetic field 234, which can be further enhanced by the use of a magnetic casing 250. This, accordingly, will cause a greater current to be generated in the generating windings 210. However, this may result in a greater cost of increased machine complexity. Accordingly, the exact configuration may be a matter of design choice depending on the price, size, output and efficiency of the generator, etc.

Claims

1. Электрический генератор, имеющий статор и ротор, в котором:1. An electric generator having a stator and a rotor, in which:

статор содержит центральный вал и имеет по меньшей мере одну катушку на осевом конце (далее называемый участком с обмоткой) центрального вала, аксиально смещенную таким образом, что основной центральный участок центрального вала катушкой не окружен, причем, катушка выполнена с возможностью намагничивания центрального вала, таким образом, чтобы этот центральный вал имел разнесенные друг от друга в осевом направлении разноименные магнитные полюса, причем, один полюс обеспечен на участке с обмоткой, а другой полюс обеспечен на основном центральном участке;the stator comprises a central shaft and has at least one coil at the axial end (hereinafter referred to as the winding portion) of the central shaft, axially offset so that the main central portion of the central shaft is not surrounded by a coil, and the coil is magnetizable with a central shaft, such so that this central shaft has opposite magnetic poles spaced apart from each other in the axial direction, moreover, one pole is provided in the area with the winding, and the other pole is provided at the main price trawl section;

статор содержит множество генерирующих слоев, при этом каждый генерирующий слой содержит генерирующие обмотки, намотанные по окружности вокруг центрального вала, неподвижные относительно этого центрального вала и радиально выровненные с основным центральным участком центрального вала;the stator comprises a plurality of generating layers, each generating layer comprising generating windings wound around a central shaft, stationary relative to this central shaft and radially aligned with the main central portion of the central shaft;

ротор содержит намагничивающий слой, образованный коаксиально вокруг первого генерирующего слоя и радиально выровненный с основным центральным участком, причем намагничивающий слой имеет радиально удаленные друг от друга разноименные магнитные полюса, при этом внутренний магнитный полюс имеет полярность, отличную от полярности выровненного основного центрального участка центрального вала; и при этом по меньшей мере один из генерирующих слоев выполнен в виде трубчатого узла, содержащего трубчатое тело, которое коаксиально с центральным валом, иthe rotor contains a magnetizing layer formed coaxially around the first generating layer and radially aligned with the main Central portion, and the magnetizing layer has radially remote from each other opposite magnetic poles, while the inner magnetic pole has a polarity different from the polarity of the aligned main Central section of the Central shaft; and at least one of the generating layers is made in the form of a tubular assembly containing a tubular body, which is coaxial with the Central shaft, and

по меньшей мере одну катушку на осевом конце (далее называемом участком с обмоткой) трубчатого тела, аксиально смещенную таким образом, что основной центральный участок трубчатого тела катушкой не окружен, при этом, катушка выполнена с возможностью намагничивания трубчатого тела таким образом, чтобы это трубчатое тело имело разнесенные друг от друга в осевом направлении разноименные магнитные полюса, причем, один полюс обеспечен на участке с обмоткой, а другой полюс обеспечен на основном центральном участке, и при этом генерирующие обмотки обеспечены на центральном участке трубчатого тела или радиально выровнены по отношению к нему.at least one coil at the axial end (hereinafter referred to as the winding portion) of the tubular body axially displaced in such a way that the main central portion of the tubular body is not surrounded by a coil, while the coil is configured to magnetize the tubular body so that it is a tubular body had opposite magnetic poles spaced apart from each other in the axial direction, moreover, one pole is provided in the section with the winding, and the other pole is provided in the main central section, while generating ki provided at a central portion of the tubular body or radially aligned with respect thereto.

2. Электрический генератор по п. 1, который содержит множественные намагничивающие слои, и в котором намагничивающие слои обеспечены по обеим сторонам трубчатого узла.2. The electric generator according to claim 1, which contains multiple magnetizing layers, and in which the magnetizing layers are provided on both sides of the tubular assembly.

3. Электрический генератор по п. 1, в котором центральный вал имеет3. The electric generator according to claim 1, in which the central shaft has

либо одну катушку на одном своем конце и имеет два магнитных полюса, один - на участке с обмоткой центрального вала и один - на основном центральном участке центрального вала, при этом два магнитных полюса являются N-S или S-N,either one coil at one end and has two magnetic poles, one in the area with the central shaft winding and one in the main central area of the central shaft, the two magnetic poles being N-S or S-N,

либо пару катушек, по одной на каждом своем конце, и имеет три магнитных полюса, - по одному на каждом участке с обмоткой центрального вала, и один - на основном центральном участке центрального вала, при этом три магнитных полюса чередуются как N-S-N или S-N-S.or a pair of coils, one at each of its ends, and has three magnetic poles, one at each section with a central shaft winding, and one at the main central section of the central shaft, with the three magnetic poles alternating as N-S-N or S-N-S.

4. Электрический генератор по п. 1, в котором внешний слой является неподвижным, и генератор включает в себя цилиндрический металлический кожух, который охватывает внешний слой, при этом металлический кожух предназначен для обеспечения возвратного магнитного пути и для формирования магнитного поля.4. The electric generator according to claim 1, in which the outer layer is stationary, and the generator includes a cylindrical metal casing that covers the outer layer, while the metal casing is designed to provide a return magnetic path and to form a magnetic field.

5. Электрический генератор по п. 1, в котором полярности аксиально смещенных катушек центрального вала и трубчатого тела, а также намагничивающие слои являются электронно-переключаемыми или переключаемыми при вращении ротора с целью поддержания чередующейся последовательности полярностей.5. The electric generator according to claim 1, in which the polarities of the axially displaced coils of the central shaft and the tubular body, as well as the magnetizing layers are electronically switched or switched when the rotor rotates in order to maintain an alternating sequence of polarities.