[go: up one dir, main page]

RU2697812C2 - Magnetoelectric generator - Google Patents

Magnetoelectric generator Download PDF

Info

Publication number
RU2697812C2
RU2697812C2 RU2018104007A RU2018104007A RU2697812C2 RU 2697812 C2 RU2697812 C2 RU 2697812C2 RU 2018104007 A RU2018104007 A RU 2018104007A RU 2018104007 A RU2018104007 A RU 2018104007A RU 2697812 C2 RU2697812 C2 RU 2697812C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
stator core
rotor
permanent magnets
magnetic
grooves
Prior art date
Application number
RU2018104007A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2018104007A3 (en
RU2018104007A (en
Inventor
Рамиз Басимович Мухаметшин
Камил Киаметдинович Шакиров
Роман Флюрович Замилов
Флюр Рашитович Исмагилов
Вячеслав Евгеньевич Вавилов
Владимир Игоревич Бекузин
Original Assignee
Закрытое акционерное общество Производственная торгово-финансовая компания Завод Транспортного Электрооборудования
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество Производственная торгово-финансовая компания Завод Транспортного Электрооборудования filed Critical Закрытое акционерное общество Производственная торгово-финансовая компания Завод Транспортного Электрооборудования
Priority to RU2018104007A priority Critical patent/RU2697812C2/en
Publication of RU2018104007A3 publication Critical patent/RU2018104007A3/ru
Publication of RU2018104007A publication Critical patent/RU2018104007A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2697812C2 publication Critical patent/RU2697812C2/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/22Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating around the armatures, e.g. flywheel magnetos

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

FIELD: electrical equipment.
SUBSTANCE: invention relates to the electrical equipment. Magnetoelectric generator has six phases and comprises housing, in which is pressed core of magnetic conductor of stator, made of insulated sheets of electrical steel, coil installed in slots of stator core, rotor consisting of non-magnetic bushing, shaft and permanent magnets on outer part of non-magnetic bushing. Stator core has twenty-four slots and fourteen poles, and the coil installed in grooves of the stator core has a tooth, concentric type with minimum front flights. In each groove of stator core there is a ferromagnetic wedge; permanent magnets of rotor are laminated in axial direction and have "trapezoidal" shape; non-magnetically conducting band is installed on external part of rotor.
EFFECT: invention can be used as an electric power generator for self-contained objects, hybrid power plants, etc.
1 cl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к области электромашиностроения и может быть использовано в качестве генератора электрической энергии для автономных объектов, гибридных силовых установках и. т.д.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used as a generator of electrical energy for autonomous objects, hybrid power plants and etc.

Известна индукторная электрическая машина [патент RU, 2009599 С1, МПК 5 Н02K 19/06, Н02K 19/24, опубликовано 15.03.1994], содержащая явнополюсный с числом полюсов Z0 зубчатый статор с многофазной катушечной обмоткой, каждая катушка которой размещена на одном полюсе статора, безобмоточный ферромагнитный зубчатый ротор и преобразователь, к которому подключена обмотка статора, статор и ротор выполнены с четными и не равными друг другу числами зубцов и каждая фаза обмотки выполнена из р встречно включенных катушек, размещенных со сдвигом на двойное полюсное деление 2⋅τ, где р - число четное, 2⋅τ=Z0/p.A known induction electric machine [patent RU, 2009599 C1, IPC 5 Н02K 19/06, Н02K 19/24, published 03/15/1994], containing a gear stator with a pole number Z 0 with a multiphase coil winding, each coil of which is placed on one pole a stator, a winding ferromagnetic gear rotor and a converter to which a stator winding is connected, a stator and a rotor are made with even and not equal to each other numbers of teeth and each phase of the winding is made of p counter-connected coils placed with a double pole shift 2⋅τ, where p is an even number, 2⋅τ = Z 0 / p.

Недостатком аналога является невысокие энергетические показатели. Кроме этого, указанные технические устройства чаще всего выполняют с малыми воздушными зазорами, что усложняет технологию и затрудняет их изготовление при массовом (серийном) производстве.The disadvantage of an analogue is low energy performance. In addition, these technical devices are most often performed with small air gaps, which complicates the technology and complicates their manufacture in mass (mass) production.

Известна бесконтактная магнитоэлектрическая машина [патент RU, 2354032 С1, МПК Н02K 21/12, Н02K 29/00, опубликовано 27.04.2009], содержащая якорь с числом зубцов Z1=m⋅Z1m⋅c, где m=2, 3, 4, 5, 6 … - число фаз обмотки якоря, каждая из фаз состоит из катушек, охватывающих по одному зубцу якоря, и индуктор с полюсами, сердечник индуктора состоит из скрепленных между собой первого и второго сердечников и намагниченного в осевом направлении постоянного магнита, расположенного между сердечниками индуктора, первый и второй сердечники индуктора размещены друг относительно друга так, что ось каждого зубца первого сердечника совпадает с осью каждого паза второго сердечника индуктора, бесконтактная магнитоэлектрическая машина состоит из модулей - «элементарных машин», число зубцов на любом сердечнике индуктора Z2N=Z2S=(m⋅Z1m±1)⋅c, где с=1, 2, 3, 4 … - число модулей, Z1m=1, 2, 3, 4 … - число зубцов фазы якоря в одном модуле.A non-contact magnetoelectric machine is known [patent RU, 2354032 C1, IPC Н02K 21/12, Н02K 29/00, published April 27, 2009] containing an anchor with the number of teeth Z 1 = m⋅Z 1 m⋅c, where m = 2, 3 , 4, 5, 6 ... - the number of phases of the armature winding, each of the phases consists of coils covering one tooth of the armature, and the inductor with poles, the core of the inductor consists of first and second cores bonded to each other and an axially magnetized permanent magnet, located between the cores of the inductor, the first and second cores of the inductor are placed relative to Rugas so that the axis of each tooth of the first core coincides with the axis of each slot of the second core inductor contactless magnetoelectric machine consists of modules - "basic machine", the number of teeth on any core inductor Z 2 N = Z 2 S = (m⋅Z 1 m ± 1) ⋅c, where c = 1, 2, 3, 4 ... is the number of modules, Z 1 m = 1, 2, 3, 4 ... is the number of teeth of the armature phase in one module.

Недостатком данной бесконтактной магнитоэлектрической машины является не достаточно полное использование полезного объема машины по сравнению с заявляемым изобретением.The disadvantage of this non-contact magnetoelectric machine is not enough full use of the useful volume of the machine compared with the claimed invention.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является бесконтактная модульная синхронная магнитоэлектрическая машина [патент RU, 2414794 C1, МПК H02K 21/12, H02K 19/10, H02K 19/16, H02K 29/00, опубликовано 20.03.2011], имеющая шесть фаз и содержащая корпус, в который запрессован сердечник магнитопровода статора выполненного из изолированных листов электротехнической стали, катушку установленную в пазы сердечника статора, ротор, состоящий из немагнитной втулки, вала и постоянных магнитов на внешней части немагнитной втулки.The closest in technical essence and the achieved result to the claimed is a non-contact modular synchronous magnetoelectric machine [patent RU, 2414794 C1, IPC H02K 21/12, H02K 19/10, H02K 19/16, H02K 29/00, published 03/20/2011], having six phases and containing a housing in which the core of the stator magnetic core is made of insulated sheets of electrical steel, a coil installed in the grooves of the stator core, a rotor consisting of a non-magnetic sleeve, a shaft and permanent magnets on the outside of the non-magnetic sleeve is pressed into.

Недостатками данной бесконтактной модульной синхронной магнитоэлектрической машиной является сложность конструкции, ограниченные функциональные возможности, малая удельная мощность, высокие потери на вихревые токи в постоянных магнитах ротора, низкая надежность в ввиду отсутствия бандажной оболочки, "падающая" внешняя характеристика из-за высоких значений индуктивных сопротивлений магнитной системы ротора.The disadvantages of this non-contact modular synchronous magnetoelectric machine are design complexity, limited functionality, low specific power, high eddy current losses in the permanent magnets of the rotor, low reliability due to the absence of a shroud, a “falling” external characteristic due to the high values of the inductive resistances of the magnetic rotor systems.

Задача изобретения - расширение функциональных возможностей, благодаря повышению выходной мощности при неизменных массогабаритных показателях, повышение эффективности и удельных показателей, благодаря минимизации потерь на вихревые токи в постоянных магнитах и подбора соотношения количества зубцов статора и полюсов ротора, обеспечение жесткой внешней характеристики и минимального гармонического состава, благодаря минимизации индуктивных сопротивлений по продольной и поперечным осям.The objective of the invention is the expansion of functionality, by increasing the output power at constant weight and size indicators, increasing efficiency and specific indicators, by minimizing eddy current losses in permanent magnets and selecting the ratio of the number of stator teeth and rotor poles, providing a rigid external characteristic and minimal harmonic composition, by minimizing inductive resistances along the longitudinal and transverse axes.

Техническим результатом является повышение надежности, энергоэффективности и минимизация тепловыделений магнитоэлектрического генератора, повышение КПД на 1-2%, защита постоянных магнитов ротора от теплового размагничивания.The technical result is to increase reliability, energy efficiency and minimize heat dissipation of the magnetoelectric generator, increase efficiency by 1-2%, protect permanent rotor magnets from thermal demagnetization.

Поставленная задача решается и указанный результат достигается тем, что магнитоэлектрический генератор, имеющий шесть фаз и содержащий корпус, в который запрессован сердечник магнитопровода статора, выполненного из изолированных листов электротехнической стали, катушку установленную в пазы сердечника статора, ротор, состоящий из немагнитной втулки, вала и постоянных магнитов на внешней части немагнитной втулки, согласно изобретению, имеет двадцать четыре паза статора и четырнадцать полюсов, при этом катушка, установленная в пазы сердечника статора, имеет зубцовый концентрический тип с минимальными лобовыми вылетами, при этом в каждый паз сердечника статора, вмонтирован ферромагнитный клин, постоянные магниты ротора зашихтованны в аксиальном направлении и имеют "трапециедальную" форму, на внешнюю часть ротора установлен немагнитопроводящий бандаж.The problem is solved and the specified result is achieved by the fact that the magnetoelectric generator having six phases and containing a housing in which the core of the stator magnetic core is made of insulated sheets of electrical steel is pressed in, the coil is installed in the grooves of the stator core, the rotor consists of a non-magnetic sleeve, shaft and permanent magnets on the outer part of the non-magnetic sleeve, according to the invention, has twenty-four grooves of the stator and fourteen poles, with the coil installed in the grooves of sulfur echnika stator tooth has a concentric type with minimal frontal overhangs, wherein each slot of the stator core, mounted ferromagnetic wedge zashihtovanny permanent magnets of the rotor in the axial direction and have a "keystone" shape, the outer rotor part mounted nemagnitoprovodyaschy bandage.

Магнитоэлектрический генератор имеет двадцать четыре паза статора и четырнадцать полюсов, данное соотношение обеспечивает высокие энергетические показатели магнитоэлектрического генератора, при этом катушка, установленная в пазы сердечника статора имеет зубцовый, концентрический тип, с минимальными лобовыми вылетами, в каждый паз сердечника статора, вмонтирован ферромагнитный клин, для минимизации значений вихревых токов на постоянные магниты ротора, причем клин подбирается определенной толщины таким образом, чтобы значения плотности тока в фазах не превышали допустимых показателей обмоточного провода, постоянные магниты ротора зашихтованны в аксиальном направлении для минимизации потерь на вихревые токи, и имеют "трапециедальную" форму, для минимизации индуктивных сопротивлений по продольной и поперечной осям и минимизации высших гармоник, на внешнюю часть ротора установлен немагнитопроводящий бандаж, для обеспечения механической прочности и надежности.The magnetoelectric generator has twenty-four grooves of the stator and fourteen poles, this ratio provides high energy performance of the magnetoelectric generator, while the coil installed in the grooves of the stator core has a gear, concentric type, with minimal frontal overhangs, a ferromagnetic wedge is mounted in each groove of the stator core, to minimize the values of eddy currents on the permanent magnets of the rotor, and the wedge is selected a certain thickness so that the density the current in the phases did not exceed the permissible values of the winding wire, the permanent magnets of the rotor are stitched in the axial direction to minimize eddy current losses, and have a "trapezoidal" shape, to minimize inductive resistances along the longitudinal and transverse axes and to minimize higher harmonics, to the outer part of the rotor a non-magnetic conductive bandage is installed to ensure mechanical strength and reliability.

Существо изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображен поперечный разрез рассматриваемого магнитоэлектрического генератора с зубцовой, концентрической обмоткой. На фиг. 2 и фиг. 3 изображен продольный разрез активной части магнитноэлектрического генератора с зубцовой, концентрической обмоткой и распределенной обмоткой соответственно, откуда видно, что лобовый вылет магнитоэлектрического генератора с зубцовой, концентрической обмоткой меньше лобового вылета магнитоэлектрического генератора с распределенной обмоткой. На фиг. 4 изображена схема зубцовой, концентрической обмотки, цифрами на фиг. 4 показана нумерация пазов. На фиг. 5 и фиг. 6 показаны потери на вихревые токи в постоянных магнитах без ферромагнитного клина и с ферромагнитным клином в пазах сердечника статора соответственно. На фиг. 7, фиг. 8, фиг. 9, фиг. 10 представлены осциллограммы выпрямленного напряжения магнитоэлектрического генератора с различным количеством полюсов ротора: 26 полюсов, 22 полюса, 14 полюсов, 10 полюсов соответственно.The invention is illustrated by drawings. In FIG. 1 shows a cross section of the magnetoelectric generator in question with a serrated, concentric winding. In FIG. 2 and FIG. Figure 3 shows a longitudinal section of the active part of a magnetoelectric generator with a tooth, concentric winding and distributed winding, respectively, from which it can be seen that the frontal departure of a magnetoelectric generator with a tooth, concentric winding is less than the frontal departure of a magnetoelectric generator with a distributed winding. In FIG. 4 shows a diagram of a serrated, concentric winding, with the numbers in FIG. 4 shows the numbering of the grooves. In FIG. 5 and FIG. Figure 6 shows eddy current losses in permanent magnets without a ferromagnetic wedge and with a ferromagnetic wedge in the grooves of the stator core, respectively. In FIG. 7, FIG. 8, FIG. 9, FIG. Figure 10 shows the waveforms of the rectified voltage of a magnetoelectric generator with a different number of rotor poles: 26 poles, 22 poles, 14 poles, 10 poles, respectively.

Предложенный магнитоэлектрический генератор содержит (фиг. 1, фиг. 2) корпус 1 (на фиг. 2 не показан, т.к. на фиг. 2 изображен продольный разрез активной части), в который запрессован сердечник статора 2, выполненного из изолированных листов электротехнической стали, катушки 3, вмонтированные в пазы сердечника статора 2, которые образуют шестифазную зубцовую, концентрическую обмотку магнитоэлектрического генератора. В паз сердечника статора 2 вмонтированы ферромагнитные клинья 4 и пазовая изоляция 5. Ротор 6, магнитоэлектрического генератора состоит из вала 7, на который насажена втулка 8 со сквозными отверстиями. На внешнюю часть немагнитной втулки 8 установлены четырнадцать полюсов 9 "трапециедальной" формы, каждый полюс состоит из зашихтованых и электрически изолированных друг от друга постоянных магнитов 10 (фиг. 5), соединенных вместе в аксиальном направлении. С двух торцов немагнитной втулки 8 установлены немагнитные крышки 11 (фиг. 2), соединенные посредством винтов 12, для обеспечения механической прочности постоянных магнитов и ротора в целом. На внешнюю часть полюсов 9 установлен немагнитный бандаж 13, например из углепластиковой нити, для обеспечения механической прочности. На фиг. 3 изображен продольный разрез активной части магнитноэлектрического генератора с распределенной обмоткой, который содержит сердечник статора 14, выполненного из изолированных листов электротехнической стали, катушки 15, вмонтированные в пазы сердечника статора 14, которые образуют шестифазную распределенную обмотку магнитоэлектрического генератора. В паз сердечника статора 14 вмонтированы ферромагнитные клинья 16 и пазовая изоляция 17. Ротор 18, магнитоэлектрического генератора с распределенной обмоткой состоит из вала 19, на который насажена втулка 20 со сквозными отверстиями. На внешнюю часть немагнитной втулки 20 установлены четырнадцать полюсов 21 "трапециедальной" формы, каждый полюс состоит из зашихтованных и электрически изолированных друг от друга постоянных магнитов 22, соединенных вместе в аксиальном направлении. С двух торцов немагнитной втулки 20 установлены немагнитные крышки 23, соединенные посредством винтов 24, для обеспечения механической прочности постоянных магнитов 22 и ротора 18 в целом. На внешнюю часть полюсов 21 установлен немагнитный бандаж 13, например из углепластиковой нити, для обеспечения механической прочности.The proposed magnetoelectric generator comprises (Fig. 1, Fig. 2) a housing 1 (not shown in Fig. 2, since Fig. 2 shows a longitudinal section of the active part), into which the core of the stator 2 is pressed, made of insulated sheets of electrical steel, coils 3, mounted in the grooves of the core of the stator 2, which form a six-phase gear, concentric winding of the magnetoelectric generator. Ferromagnetic wedges 4 and groove insulation 5 are mounted in the groove of the stator core 2. The rotor 6 of the magnetoelectric generator consists of a shaft 7, on which a sleeve 8 is mounted with through holes. Fourteen poles 9 of a "trapezoidal" shape are mounted on the outer part of the non-magnetic sleeve 8, each pole consisting of permanent magnets 10 wired and electrically isolated from each other (Fig. 5), connected together in the axial direction. At the two ends of the non-magnetic sleeve 8, non-magnetic covers 11 (FIG. 2) are mounted, connected by screws 12, to ensure the mechanical strength of the permanent magnets and the rotor as a whole. A non-magnetic bandage 13, for example of carbon fiber thread, is installed on the outer part of the poles 9 to provide mechanical strength. In FIG. 3 shows a longitudinal section of the active part of a magnetoelectric generator with a distributed winding, which contains a stator core 14 made of insulated sheets of electrical steel, coils 15 mounted in the grooves of the stator core 14, which form a six-phase distributed winding of the magnetoelectric generator. Ferromagnetic wedges 16 and groove insulation 17 are mounted in the groove of the stator core 14. The rotor 18 of the magnetoelectric generator with distributed winding consists of a shaft 19, on which a sleeve 20 with through holes is mounted. Fourteen poles 21 of a "trapezoidal" shape are mounted on the outer part of the non-magnetic sleeve 20, each pole consisting of permanent magnet 22 wired and electrically isolated from each other, connected together in the axial direction. At the two ends of the non-magnetic sleeve 20, non-magnetic covers 23 are mounted, connected by screws 24, to ensure the mechanical strength of the permanent magnets 22 and the rotor 18 as a whole. A non-magnetic bandage 13, for example of carbon fiber thread, is installed on the outer part of the poles 21 to provide mechanical strength.

Предложенный магнитоэлектрический генератор работает следующим образом (фиг. 1, фиг. 2): при вращении ротора 6, по сердечнику статора протекает магнитный поток возбуждения. При этом по закону электромагнитной индукции в катушке 3 наводится электродвижущая сила, величина которой зависит от числа витков катушки 3, частоты вращения ротора 6 и магнитного потока возбуждения. При подключении нагрузки в катушках 3 начинает протекать ток, при этом создаются тепловые потери в катушках 3, в сердечнике статора 2, механические потери в подшипниковых узлах и самое главное создаются потери на вихревые токи в полюсах 9, собранных из постоянных магнитов 10. Для минимизации потерь на вихревые токи в полюсах 9, постоянные магниты 10 выполнены зашихтованными и электрически изолированы друг от друга аксиальном направлении. Чем меньше толщина постоянных магнитов 10 тем меньше контур замыкания вихревого тока в теле постоянных магнитов 10. Чтобы минимизировать потери на вихревые токи в бандаже 13 и увеличить механическую прочность, бандаж выполняют из высокопрочного немагнитного материала, например из высокопрочной, углепластиковой нити. Полюса 9, состоящие из постоянных магнитов 10, в поперечном разрезе имеют сложную "трапециедальную" форму, с целью минимизации индуктивных сопротивлений по продольной, поперечной осям и минимизации высших гармоник. Магнитоэлектрический генератор с данной геометрией полюсов 9 будет иметь жесткую механическую характеристику. Также с целью минимизации потерь на вихревые токи в постоянных магнитах 10 и защиты их от теплового размагничивания в пазы сердечника статора вмонтированы ферромагнитные клинья 4, причем ферромагнитный клин выполнен из ферромагнитного материла, который имеет невысокую магнитную индукцию насыщения и при насыщении имеет незначительные тепловые потери, к примеру данным требованиям отвечает Magnoval 2067. Такой ферромагнитный клин 4 выступает в качестве магнитного "клапана", вследствие чего потери энергии на вихревые токи в постоянных магнитах 10 снижаются (фиг. 5, фиг. 6). Причем ферромагнитный клин 4 подбирается определенной толщины таким образом, чтобы значения плотности тока в фазах не превышали допустимых показателей обмоточного провода. Магнитный поток, проходящий через втулку 8, имеет постоянных характер, исходящий от постоянных магнитов 10, помимо этого магнитное поле, замыкающееся через тело втулки 8 не участвует при преобразовании энергии магнитоэлектрического генератора, поэтому втулка 8 выполнена из немагнитного материала. На втулке 8 имеются сквозные отверстия для минимизации массы магнитоэлектрического генератора. Кроме того, магнитоэлектрический генератор выполнен шестифазным с зубцовой, концентрической обмоткой (фиг. 4, цифрами на фиг. 4 показана нумерация пазов) для минимизации габаритных размеров и для повышения надежности магнитоэлектрического генератора, т.е. если вследствие аварии происходит обрыв фазы, то магнитоэлектрический генератор не выходит из строя и может проработать определенное время на 5 фазах. Так как сердечник статора имеет шесть фаз, двадцать четыре паза, а ротор имеет четырнадцать полюсов, данная конфигурация является наиболее энергоэффективной. Н а фиг. 3 изображен продольный разрез активной части магнитноэлектрического генератора с распределенной обмоткой, откуда видно, что лобовый вылет магнитоэлектрического генератора с распределенной обмоткой значительно больше лобового вылета магнитоэлектрического генератора с зубцовой, концентрической обмоткой (фиг. 2). На фиг. 7, фиг. 8, фиг. 9, фиг. 10 представлены осциллограммы выпрямленных напряжений магнитоэлектрического генератора с различным значением полюсов ротора, при этом геометрия сердечника статора и шестифазная обмотка были одинаковы во всех случаях.The proposed magnetoelectric generator operates as follows (Fig. 1, Fig. 2): during rotation of the rotor 6, a magnetic excitation flux flows along the stator core. Moreover, according to the law of electromagnetic induction in the coil 3, an electromotive force is induced, the magnitude of which depends on the number of turns of the coil 3, the rotational speed of the rotor 6 and the magnetic flux of the excitation. When the load is connected in the coils 3, a current begins to flow, while thermal losses are created in the coils 3, in the stator core 2, mechanical losses in the bearing assemblies and most importantly, eddy current losses are created in the poles 9, assembled from permanent magnets 10. To minimize losses eddy currents at the poles 9, the permanent magnets 10 are wired and electrically isolated from each other in the axial direction. The smaller the thickness of the permanent magnets 10, the smaller the loop circuit of the eddy current in the body of the permanent magnets 10. To minimize eddy current losses in the band 13 and increase the mechanical strength, the band is made of high-strength non-magnetic material, for example, of high-strength, carbon fiber thread. The poles 9, consisting of permanent magnets 10, in cross section have a complex "trapezoidal" shape, in order to minimize inductive resistances along the longitudinal, transverse axes and to minimize higher harmonics. A magnetoelectric generator with a given geometry of poles 9 will have a rigid mechanical characteristic. Also, in order to minimize eddy current losses in the permanent magnets 10 and protect them from thermal demagnetization, ferromagnetic wedges 4 are mounted in the grooves of the stator core, and the ferromagnetic wedge is made of a ferromagnetic material, which has a low saturation magnetic induction and has insignificant heat losses when saturated For example, Magnoval 2067 meets these requirements. Such a ferromagnetic wedge 4 acts as a magnetic “valve”, as a result of which the energy losses due to eddy currents in permanent magnets 10 are reduced (Fig. 5, Fig. 6). Moreover, the ferromagnetic wedge 4 is selected of a certain thickness so that the current density in the phases does not exceed the permissible values of the winding wire. The magnetic flux passing through the sleeve 8 has a constant character emanating from the permanent magnets 10, in addition, the magnetic field that closes through the body of the sleeve 8 is not involved in the energy conversion of the magnetoelectric generator, so the sleeve 8 is made of non-magnetic material. On the sleeve 8 there are through holes to minimize the mass of the magnetoelectric generator. In addition, the magnetoelectric generator is made six-phase with a serrated, concentric winding (Fig. 4, the numbers in Fig. 4 show the numbering of the grooves) to minimize overall dimensions and to increase the reliability of the magnetoelectric generator, i.e. if a phase break occurs due to an accident, the magnetoelectric generator does not fail and can work for a certain time in 5 phases. Since the stator core has six phases, twenty-four grooves, and the rotor has fourteen poles, this configuration is the most energy efficient. In FIG. Figure 3 shows a longitudinal section of the active part of a magnetoelectric generator with a distributed winding, from which it can be seen that the frontal extension of a magnetoelectric generator with a distributed winding is much larger than the frontal extension of a magnetoelectric generator with a serrated, concentric winding (Fig. 2). In FIG. 7, FIG. 8, FIG. 9, FIG. Figure 10 shows the waveforms of the rectified voltages of the magnetoelectric generator with different values of the rotor poles, while the stator core geometry and six-phase winding were the same in all cases.

Итак, заявленный магнитоэлектрический генератор позволит расширить функциональные возможности, повысить выходную мощность при неизменных массогабаритных показателях, минимизировать потери на вихревые токи в постоянных магнитах, повысить КПД на 1-2%, а применение полюсов "трапециедальной" формы позволит сделать выходную характеристику магнитоэлектрического генератора жесткой.So, the claimed magnetoelectric generator will expand the functionality, increase the output power at constant mass and size indicators, minimize eddy current losses in permanent magnets, increase efficiency by 1-2%, and the use of trapezoidal poles will make the output characteristic of the magnetoelectric generator stiff.

Claims (1)

Магнитоэлектрический генератор, имеющий шесть фаз и содержащий корпус, в который запрессован сердечник магнитопровода статора, выполненный из изолированных листов электротехнической стали, катушку, установленную в пазы сердечника статора, ротор, состоящий из немагнитной втулки, вала и постоянных магнитов на внешней части немагнитной втулки, отличающийся тем, что имеет двадцать четыре паза сердечника статора и четырнадцать полюсов, а катушка, установленная в пазы сердечника статора, имеет зубцовый, концентрический тип с минимальными лобовыми вылетами, при этом в каждый паз сердечника статора вмонтирован ферромагнитный клин, постоянные магниты ротора зашихтованы в аксиальном направлении и имеют "трапециедальную" форму, на внешнюю часть ротора установлен немагнитопроводящий бандаж.A magnetoelectric generator having six phases and comprising a housing in which the stator core is pressed in made of insulated sheets of electrical steel, a coil installed in the grooves of the stator core, a rotor consisting of a non-magnetic sleeve, a shaft and permanent magnets on the outside of the non-magnetic sleeve, characterized in that it has twenty-four grooves of the stator core and fourteen poles, and the coil installed in the grooves of the stator core has a serrated, concentric type with minimal l bovymi overhangs, wherein each slot of the stator core is mounted ferromagnetic wedge zashihtovany permanent magnets of the rotor in the axial direction and have a "keystone" shape, the outer rotor part mounted nemagnitoprovodyaschy bandage.
RU2018104007A 2018-02-01 2018-02-01 Magnetoelectric generator RU2697812C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018104007A RU2697812C2 (en) 2018-02-01 2018-02-01 Magnetoelectric generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018104007A RU2697812C2 (en) 2018-02-01 2018-02-01 Magnetoelectric generator

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2018104007A3 RU2018104007A3 (en) 2019-08-05
RU2018104007A RU2018104007A (en) 2019-08-05
RU2697812C2 true RU2697812C2 (en) 2019-08-20

Family

ID=67586479

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018104007A RU2697812C2 (en) 2018-02-01 2018-02-01 Magnetoelectric generator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2697812C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU227091U1 (en) * 2024-03-28 2024-07-05 Общество с ограниченной ответственностью "ИНТЕРСКОЛ" ELECTRIC MOTOR OF HAND POWER TOOLS

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2522267A1 (en) * 1974-05-22 1975-11-27 Pont A Mousson SYNCHRONOUS MOTOR WITH CHANGEABLE MAGNETIC RESISTOR
US5117142A (en) * 1989-11-20 1992-05-26 501 Ibk Ab Permanent magnetized synchronous machine designed according to the transverse flux principle
WO2007008110A1 (en) * 2005-07-14 2007-01-18 Oilfield Equipment Development Center Limited Magnetic rotor system
JP2007282393A (en) * 2006-04-07 2007-10-25 Mitsubishi Electric Corp Magnet generator
RU2354032C1 (en) * 2007-11-21 2009-04-27 Владимир Михайлович Чернухин Contactless electromagnetic machine
RU2414793C1 (en) * 2010-01-14 2011-03-20 Владимир Михайлович Чернухин Non-contact modular magnetoelectric machine
CN201975870U (en) * 2011-03-08 2011-09-14 浙江博望科技发展有限公司 Ferrite three-phase magnetoelectric machine
RU2478250C1 (en) * 2011-09-30 2013-03-27 Владимир Михайлович Чернухин Reduction magnetoelectric machine with pole gear-type inductor
WO2017008110A1 (en) * 2015-07-10 2017-01-19 Ningsi You Toy construction set

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2522267A1 (en) * 1974-05-22 1975-11-27 Pont A Mousson SYNCHRONOUS MOTOR WITH CHANGEABLE MAGNETIC RESISTOR
DE2522267B2 (en) * 1974-05-22 1977-02-24 Pont-A-Mousson S.A., Nancy (Frankreich) THREE-PHASE SYNCHRONOUS MOTOR WITH VARIABLE MAGNETIC RESISTANCE
US5117142A (en) * 1989-11-20 1992-05-26 501 Ibk Ab Permanent magnetized synchronous machine designed according to the transverse flux principle
WO2007008110A1 (en) * 2005-07-14 2007-01-18 Oilfield Equipment Development Center Limited Magnetic rotor system
JP2007282393A (en) * 2006-04-07 2007-10-25 Mitsubishi Electric Corp Magnet generator
RU2354032C1 (en) * 2007-11-21 2009-04-27 Владимир Михайлович Чернухин Contactless electromagnetic machine
RU2414793C1 (en) * 2010-01-14 2011-03-20 Владимир Михайлович Чернухин Non-contact modular magnetoelectric machine
CN201975870U (en) * 2011-03-08 2011-09-14 浙江博望科技发展有限公司 Ferrite three-phase magnetoelectric machine
RU2478250C1 (en) * 2011-09-30 2013-03-27 Владимир Михайлович Чернухин Reduction magnetoelectric machine with pole gear-type inductor
WO2017008110A1 (en) * 2015-07-10 2017-01-19 Ningsi You Toy construction set

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU227091U1 (en) * 2024-03-28 2024-07-05 Общество с ограниченной ответственностью "ИНТЕРСКОЛ" ELECTRIC MOTOR OF HAND POWER TOOLS

Also Published As

Publication number Publication date
RU2018104007A3 (en) 2019-08-05
RU2018104007A (en) 2019-08-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Almoraya et al. Development of a double-sided consequent pole linear vernier hybrid permanent-magnet machine for wave energy converters
US10476362B2 (en) Multi-tunnel electric motor/generator segment
US20220190700A1 (en) Method and apparatus for power generation
US20110169363A1 (en) Variable Speed Electric Motor/Generator
Ueda et al. Fundamental design of a consequent-pole transverse-flux motor for direct-drive systems
TW201440389A (en) High efficiency permanent magnet machine
RU2375807C1 (en) Alternating current electronic motor with constant magnets
RU2393615C1 (en) Single-phase contact-free electromagnetic generator
RU2623214C1 (en) Axial polyphase two-inlet contactless electrical machine-generator
RU2437202C1 (en) Non-contact magnetoelectric machine with axial excitation
RU2437201C1 (en) Non-contact electric machine with axial excitation
KR101817646B1 (en) Electric Power Generator Provided With Permanent Magnet And Electromagnet
RU98646U1 (en) LOW-CURRENT CURRENT GENERATOR
US3401284A (en) Variable reluctance dynamoelectric machines
RU2697812C2 (en) Magnetoelectric generator
Ueda et al. Small cogging-torque transverse-flux motor with magnetic short circuit under unloaded condition
RU2709024C1 (en) Electromechanical energy converter with serrated concentric winding
RU175549U1 (en) High speed electromechanical energy converter
WO2014038971A1 (en) Electromechanical converter
US20140265709A1 (en) Steered Flux Generator
RU2771993C2 (en) Electric machine with rotor created according to halbach scheme
CN100362732C (en) Permanent magnet compensation pulse alternator
RU2848350C1 (en) Electric motor stator with two rotors
RU2585279C1 (en) Magnetoelectric machine
RU2775062C1 (en) Synchronous generator

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200202