RU2130679C1 - Permanent-magnet ac generator - Google Patents

Abstract

FIELD: electric energy generation. SUBSTANCE: generator rotor has one or more insulating disks secured on axis of revolution. Magnetic permeability of rotor disks is lower than that of ferromagnetic materials which enables elimination of partial dissipation of magnetic fluxes of magnets. Alternating-pole permanent magnets are mounted over circumferences of disks so that they are pointed to stator magnetic cores. Generator stator has one or more core-wound coils. Cores are of varying sectional areas, that is, core shape at magnet poles follows that of magnet and at certain distance from poles their sectional area increases which minimizes circuit resistance. Cores are arc-shaped structures placed around rotor from pole to pole. EFFECT: provision for double-ended functioning of each magnet and for raising generator power by using several stators and rotors. 3 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике. The invention relates to electrical engineering.

Известные генераторы переменного тока представляют собой сравнительно сложные устройства с ограниченным объемом для укладки обмоток, работающие при больших оборотах, для достижения которых необходимо применение редукторов, что значительно снижает эффективность работы генератора. Для увеличения линейной скорости магнитов при небольших оборотах ротора предложены безредукторные генераторы, совмещенные с ветроагрегатами [2, 3]. Known alternators are relatively complex devices with a limited volume for laying windings, operating at high speeds, which require the use of gearboxes, which significantly reduces the efficiency of the generator. To increase the linear speed of the magnets at low rotor speeds, gearless generators combined with wind turbines have been proposed [2, 3].

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является магнитоэлектрический генератор, ротор которого представляет собой стальное кольцо с постоянными магнитами [1]. При такой схеме повышение эффективности работы генератора достигается за счет больших линейных скоростей магнитов, однако при расположении магнитов на стальном кольце и предложенной конструкции статора не достигается максимальная эффективность, так как магнитные потоки постоянных магнитов частично рассеиваются на стальное кольцо, при этом магниты работают односторонне, т.е. в работе каждого магнита участвует какой-то один полюс: северный или южный. The closest technical solution, selected as a prototype, is a magnetoelectric generator, the rotor of which is a steel ring with permanent magnets [1]. With this scheme, an increase in the efficiency of the generator is achieved due to the large linear speeds of the magnets, however, when the magnets are located on the steel ring and the proposed stator design, maximum efficiency is not achieved, since the magnetic fluxes of the permanent magnets are partially scattered onto the steel ring, while the magnets work one-way, t .e. in the work of each magnet one single pole is involved: the north or the south.

Предлагаемое изобретение - магнитоэлектрический генератор, отличается тем, что для достижения максимальной эффективности работы магнитных потоков постоянных магнитов последние установлены на одном или нескольких дисках из диэлектрического материала, при этом в работе участвуют одновременно оба полюса каждого магнита. Статор при предлагаемой схеме представляет собой набор катушек на сердечниках-магнитопроводах, которые могут иметь различную форму. Отличительной особенностью магнитопровода является переменное сечение его, т. е. у полюсов магнитов форма магнитопровода должна строго соответствовать форме магнитов, а при удалении от полюсов магнитов сечение магнитопровода увеличивается, чем обеспечивается минимальное сопротивление магнитной цепи, а магнитный поток при прочих равных условиях достигает наибольшей величины, что подтверждено практическими экспериментами с магнитопроводами одинакового объема, имеющими различные сечения. The present invention is a magnetoelectric generator, characterized in that to achieve maximum efficiency of the magnetic flux of permanent magnets, the latter are installed on one or more disks of dielectric material, while both poles of each magnet are involved in the work simultaneously. The stator in the proposed scheme is a set of coils on the core-magnetic circuits, which can have a different shape. A distinctive feature of the magnetic circuit is its variable cross section, i.e., at the poles of the magnets the shape of the magnetic circuit must strictly correspond to the shape of the magnets, and when moving away from the poles of the magnets the cross section of the magnetic circuit increases, which ensures the minimum resistance of the magnetic circuit, and the magnetic flux, ceteris paribus, reaches its maximum value that is confirmed by practical experiments with magnetic cores of the same volume, having different cross sections.

На фиг. 1 - 3 показано устройство генератора. На вертикально расположенной оси вращения закреплен диск из диэлектрического материала 1, на котором расположены постоянные магниты 2, магнитные полюса которых чередуются. Обмотки статора выполняются на сердечниках, которые в варианте генератора с одним диском ротора имеют форму буквы "C" (поз. 3 на фиг. 1), при этом оси полюсов магнитов направлены к торцам магнитопроводов. In FIG. 1 to 3 show a generator arrangement. A disk of dielectric material 1 is fixed on a vertically located axis of rotation, on which permanent magnets 2 are located, the magnetic poles of which alternate. The stator windings are made on cores, which in the form of a generator with one rotor disk have the shape of the letter "C" (item 3 in Fig. 1), while the axis of the poles of the magnets are directed to the ends of the magnetic circuits.

Для увеличения мощности генератора при определенном диаметре дисков ротора и уменьшения длины магнитопроводов на одной оси ротора устанавливаются несколько дисков с постоянными магнитами, при этом статор представляет собой набор катушек на магнитопроводах, расположенных между разноименными полюсами магнитов (фиг. 2). To increase the generator power at a certain diameter of the rotor disks and reduce the length of the magnetic circuits, several disks with permanent magnets are installed on one axis of the rotor, and the stator is a set of coils on the magnetic circuits located between the opposite poles of the magnets (Fig. 2).

На фиг. 3 представлен вариант генератора с многодисковым ротором и статором, имеющим магнитопроводы оригинальной формы, что упрощает изготовление и сборку генератора. In FIG. Figure 3 shows a variant of a generator with a multi-disk rotor and a stator having magnetic cores of an original form, which simplifies the manufacture and assembly of the generator.

Объекты изображения (фиг. 1 - 3) связаны единым изобретательским замыслом. Image objects (Figs. 1-3) are connected by a single inventive concept.

Как указывалось выше, при предложенных схемах генераторов оба полюса каждого магнита участвуют в работе генератора, чем обеспечивается максимальная эффективность работы магнитных потоков магнитов (эффективность в несколько раз выше, чем при односторонней работе магнитов), что подтверждено многочисленными экспериментами в течение нескольких лет с отдельными элементами и опытными образцами генераторов. As indicated above, with the proposed generator circuits, both poles of each magnet participate in the operation of the generator, which ensures the maximum efficiency of the magnetic fluxes of the magnets (the efficiency is several times higher than with unilateral operation of the magnets), which is confirmed by numerous experiments over several years with separate elements and prototype generators.

Источники информации
1. Общая электротехника с основами электроники. -М.: Высшая школа, 1989.Sources of information
1. General electrical engineering with the basics of electronics. -M .: Higher school, 1989.

2. Изобретатель и рационализатор, N 5, 1984, с. 24. 2. Inventor and rationalizer, N 5, 1984, p. 24.

3. Авторское свидетельство N 868105, F 03 D 9/00 - прототип. 3. Copyright certificate N 868105, F 03 D 9/00 - prototype.

Claims (1)

Магнитоэлектрический генератор переменного тока, содержащий ротор в виде одного или нескольких дисков с постоянными магнитами по окружности дисков и статор, состоящий из набора катушек на сердечниках-магнитопроводах, отличающийся тем, что диски ротора выполнены из диэлектрического материала, сердечники-магнитопроводы статора выполнены в виде дуг, охватывающих магниты роторы от полюса к полюсу, и имеют переменное сечение, причем у полюсов магнитов их форма соответствует форме магнитов, а с удалением от полюсов сечение магнитопроводов увеличивается, при этом каждый магнитопровод статора выполнен сплошным для всех дисков ротора, выступы магнитопроводов входят в промежутки между дисками ротора, а катушки выполнены на свободных участках магнитопроводов. A magnetoelectric alternator containing a rotor in the form of one or more disks with permanent magnets around the circumference of the disks and a stator, consisting of a set of coils on the core-magnetic circuits, characterized in that the rotor disks are made of dielectric material, the stator cores-magnetic cores are made in the form of arcs , covering the magnets of the rotors from pole to pole, and have a variable cross-section, and at the poles of the magnets their shape corresponds to the shape of the magnets, and with the distance from the poles the cross section of the magnetic cores velichivaetsya, each stator yoke formed to be continuous for all rotor discs, magnetic cores include protrusions in the gaps between rotor discs, and a coil provided on the free sections of the magnetic cores.

Images