RU2623214C1 - Axial polyphase two-inlet contactless electrical machine-generator - Google Patents
Axial polyphase two-inlet contactless electrical machine-generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2623214C1 RU2623214C1 RU2016128644A RU2016128644A RU2623214C1 RU 2623214 C1 RU2623214 C1 RU 2623214C1 RU 2016128644 A RU2016128644 A RU 2016128644A RU 2016128644 A RU2016128644 A RU 2016128644A RU 2623214 C1 RU2623214 C1 RU 2623214C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- exciter
- winding
- magnetic circuit
- axial magnetic
- multiphase
- Prior art date
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 121
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 47
- 244000052769 pathogen Species 0.000 claims abstract description 44
- 230000001717 pathogenic effect Effects 0.000 claims abstract description 44
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 7
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 229910000976 Electrical steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000000411 inducer Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000005405 multipole Effects 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K47/00—Dynamo-electric converters
Landscapes
- Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, в частности к электромеханическим преобразователям энергии, и может быть использовано, например, в качестве преобразователя механической энергии вращения (например, энергии ветра), подаваемой на механический вход машины, и электрической энергии постоянного тока (например, световой энергии Солнца, преобразованной фотоэлектрическими преобразователями в электрическую энергию постоянного тока), одновременно подаваемой на ее электрический вход, в суммарную электрическую энергию переменного тока.The invention relates to electrical engineering, in particular to electromechanical energy converters, and can be used, for example, as a converter of mechanical rotation energy (for example, wind energy) supplied to the mechanical input of a machine, and direct current electric energy (for example, solar light energy, converted by photoelectric converters into direct current electric energy), simultaneously supplied to its electrical input, into the total electrical alternating current energy.
Известен бесконтактный генератор переменного тока типа ГТ (генератор трехфазный) с вращающимися выпрямителями (Авиационное оборудование самолетов. Часть 1: учебное пособие для курсантов, обучающихся по специальности «Эксплуатация воздушных судов и организация воздушного движения» / Я.М. Кашин, Г.А. Кириллов, А.В. Ракло; КВВАУЛ им. А.К. Серова, под общей редакцией Я.М. Кашина. - Краснодар: изд-во КВВАУЛ, 2006, - с. 33-35), который представляет собой каскадную схему, состоящую из трех электрических машин, размещенных на одном валу: основного генератора с вращающимся явнополюсным индуктором классического типа, синхронного возбудителя с вращающимся якорем и с полюсами на статоре, трехфазного магнитоэлектрического подвозбудителя. Питание обмотки возбуждения основного генератора происходит от трехфазного возбудителя через вращающийся выпрямитель.Known non-contact alternating current generator type GT (three-phase generator) with rotating rectifiers (Aviation equipment of aircraft. Part 1: a manual for cadets studying the specialty "Operation of aircraft and the organization of air traffic" / Ya. M. Kashin, G.A. Kirillov, A.V. Raklo; KVVAUL named after A.K. Serov, edited by Y.M. Kashin. - Krasnodar: Publishing House KVVAUL, 2006, - pp. 33-35), which is a cascade scheme, consisting of three electric machines located on one shaft: the main generator with a classical type rotating inductor of a classical type, a synchronous exciter with a rotating armature and with poles on a stator, a three-phase magnetoelectric exciter. The excitation winding of the main generator is powered by a three-phase exciter through a rotating rectifier.
Однако технология изготовления такого генератора сложна из-за необходимости штамповки листов магнитопроводов статора и ротора, а также необходимости выполнения обмоточных работ внутри цилиндрического статора. Кроме того, стоимость такого генератора велика из-за большого расхода электротехнической стали, связанного с высоким процентом ее отходов при штамповке.However, the manufacturing technology of such a generator is complicated due to the need to stamp sheets of the stator and rotor magnetic circuits, as well as the need to perform winding work inside the cylindrical stator. In addition, the cost of such a generator is high due to the high consumption of electrical steel, associated with a high percentage of its waste during stamping.
Из известных технических решений наиболее близкой к заявляемому изобретению по технической сущности и принятой авторами за прототип является аксиальная двухвходовая бесконтактная электрическая машина-генератор (патент РФ №2450411, опубл. 10.05.2012), содержащая корпус, подвозбудитель, возбудитель и основной генератор, установленные на одном валу, при этом подвозбудитель состоит из постоянного многополюсного магнита индуктора подвозбудителя и магнитопровода с обмоткой якоря подвозбудителя, возбудитель состоит из магнитопровода с обмоткой возбуждения возбудителя и магнитопровода с обмоткой якоря возбудителя, основной генератор состоит из магнитопровода с обмоткой возбуждения основного генератора и магнитопровода с обмоткой якоря основного генератора. Постоянный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя и магнитопроводы, в пазы которых уложены обмотки подвозбудителя, возбудителя и основного генератора, выполнены аксиальными, при этом боковые аксиальные магнитопроводы жестко установлены в корпусе, а постоянный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя и внутренний аксиальный магнитопровод жестко установлены на валу с возможностью вращения относительно боковых аксиальных магнитопроводов, при этом постоянный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя установлен с торца одного бокового аксиального магнитопровода, а внутренний аксиальный магнитопровод установлен между боковыми аксиальными магнитопроводами, внутренний аксиальный магнитопровод и боковой аксиальный магнитопровод, с торца которого установлен постоянный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя, выполнены с двумя активными торцовыми поверхностями с пазами, а другой боковой аксиальный магнитопровод выполнен с одной активной торцовой поверхностью с пазами, при этом в пазы бокового аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями со стороны постоянного многополюсного магнита подвозбудителя уложена многофазная обмотка якоря подвозбудителя, а с противоположной стороны уложена однофазная обмотка возбуждения возбудителя, которая подключена к обмотке якоря подвозбудителя через многофазный двухполупериодный выпрямитель, и дополнительная обмотка возбуждения возбудителя, подключенная к источнику постоянного тока, в пазы внутреннего аксиального магнитопровода со стороны обмотки возбуждения возбудителя и дополнительной обмотки возбуждения возбудителя уложена многофазная обмотка якоря возбудителя, а с противоположной стороны уложена однофазная обмотка возбуждения основного генератора, которая подключена к обмотке якоря возбудителя через многофазный двухполупериодный выпрямитель, при этом в пазы бокового аксиального магнитопровода с одной активной торцовой поверхностью уложена многофазная обмотка якоря основного генератора.Of the known technical solutions closest to the claimed invention in technical essence and accepted by the authors for the prototype is an axial two-input non-contact electric generator machine (RF patent No. 2450411, publ. 05/10/2012), containing a housing, exciter, pathogen and main generator installed on one shaft, while the exciter consists of a permanent multipolar magnet of the exciter exciter and a magnetic circuit with a winding of the exciter armature, the pathogen consists of a magnetic circuit with a winding in excitation of the pathogen and the magnetic circuit with the winding of the exciter armature, the main generator consists of a magnetic circuit with the excitation winding of the main generator and a magnetic circuit with the armature winding of the main generator. The permanent multipolar magnet of the exciter exciter and the magnetic cores, in the grooves of which are placed the windings of the exciter, exciter and the main generator, are made axial, while the lateral axial magnetic circuits are rigidly mounted in the housing, and the permanent multipolar magnet of the exciter exciter and the internal axial magnetic circuit are rigidly mounted on the shaft with rotation relative to the lateral axial magnetic circuits, while the permanent multipolar magnet of the exciter inductor is installed with of one side axial magnetic circuit, and the internal axial magnetic circuit is installed between the side axial magnetic circuits, the internal axial magnetic circuit and the lateral axial magnetic circuit, the end of which is equipped with a permanent multipolar magnet of the exciter exciter, are made with two active end surfaces with grooves, and the other side axial magnetic circuit is made with one active end surface with grooves, while in the grooves of the lateral axial magnetic circuit with two active t On the opposite side, a multiphase exciter armature winding is laid on the opposite surfaces of the exciter exciter magnet, and a single-phase exciter winding is connected on the opposite side, which is connected to the exciter armature winding through a multiphase two-half-wave rectifier, and an additional excitation current winding to the exciter axial magnetic circuit from the side of the field winding of the pathogen and the additional field winding pathogen laid multiphase armature winding of the exciter, and the opposite side is stacked single-phase field winding of the main generator, which is connected to the exciter armature winding through the multiphase full-wave rectifier, wherein the lateral grooves in the axial active magnetic circuit with one end surface laid multiphase armature winding of the main generator.
Однако недостатком известной двухвходовой электрической машины-генератора является сложность конструкции, обусловленная тем, что ее ротор, представляющий собой постоянный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя и внутренний магнитопровод, в пазы которого уложены многофазная обмотка якоря возбудителя и однофазная обмотка возбуждения основного генератора, жестко закрепленные на одном валу, содержит две части - аксиальный постоянный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя и внутренний аксиальный магнитопровод, между которыми находится один из боковых аксиальных магнитопроводов, закрепленный в корпусе (статоре). Это усложняет технологию изготовления и сборку электрической машины, обслуживание и ремонт, а также снижает надежность и жесткость конструкции электрической машины в целом. Кроме того, известная электрическая машина имеет низкие массогабаритные показатели, обусловленные большими осевыми размерами электрической машины, нерациональным использованием свободного пространства внутри аксиальных магнитопроводов возбудителя и основного генератора. Большие размеры прототипа при его малой массе обусловлены также тем, что аксиальный постоянный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя и аксиальные магнитопроводы, в пазы которых уложены обмотки подвозбудителя и возбудителя, имеют такие же размеры, как и аксиальные магнитопроводы основного генератора, при этом мощность подвозбудителя и возбудителя значительно ниже мощности основного генератора.However, the disadvantage of the known two-input electric generator machine is the design complexity due to the fact that its rotor, which is a permanent multipolar magnet of the exciter exciter and an internal magnetic circuit, in the slots of which are laid a multiphase winding of the exciter armature and a single-phase excitation winding of the main generator, rigidly fixed to one shaft contains two parts - an axial permanent multipolar magnet of the exciter inductor and an internal axial magnetic circuit, between orymi is one side of the axial magnetic cores mounted in the housing (stator). This complicates the manufacturing technology and assembly of the electrical machine, maintenance and repair, and also reduces the reliability and rigidity of the design of the electrical machine as a whole. In addition, the known electric machine has low overall dimensions due to the large axial dimensions of the electric machine, the irrational use of free space inside the axial magnetic circuits of the pathogen and the main generator. The large dimensions of the prototype with its small weight are also due to the fact that the axial permanent multipolar magnet of the exciter exciter and axial magnetic circuits, in the grooves of which are placed the windings of the exciter and exciter, have the same dimensions as the axial magnetic circuits of the main generator, while the power of the exciter and exciter is significantly below the power of the main generator.
Кроме того, для известной двухвходовой электрической машины-генератора характерна низкая стабильность выходного напряжения при резком изменении крутящего момента на валу (например, при порывах ветра), обусловленная тем, что выходное напряжение является функцией скорости вращения ротора, которая в свою очередь является функцией крутящего момента на валу. В связи с тем, что скорость ветра носит вероятностный характер, скорость вращения ротора при изменении скорости ветра подвержена резким изменениям. Малое отношение внешнего диаметра ротора к его осевому размеру обусловливает низкий момент инерции ротора, который не позволяет обеспечить стабильность скорости вращения ротора (а, соответственно, и стабильность выходного напряжения), при резком изменении крутящего момента, связанном с резким изменением скорости ветра.In addition, the known two-input electric generator machine is characterized by low stability of the output voltage during a sharp change in the torque on the shaft (for example, with gusts of wind), due to the fact that the output voltage is a function of the rotor speed, which in turn is a function of the torque on the shaft. Due to the fact that the wind speed is probabilistic in nature, the rotor speed with a change in wind speed is subject to sharp changes. The small ratio of the outer diameter of the rotor to its axial size causes a low moment of inertia of the rotor, which does not allow for the stability of the rotor speed (and, consequently, the stability of the output voltage), with a sharp change in torque due to a sharp change in wind speed.
Задачей предлагаемого изобретения является создание надежной двухвходовой бесконтактной электрической машины-генератора со стабильным выходным напряжением и улучшенными массогабаритными показателями при одновременном упрощении способа ее изготовления.The objective of the invention is the creation of a reliable two-input non-contact electric generator machine with a stable output voltage and improved overall dimensions while simplifying the method of its manufacture.
Технический результат заявленного изобретения - уменьшение осевых размеров ротора, упрощение технологии сборки двухвходовой электрической машины-генератора, повышение жесткости ее конструкции и увеличение момента инерции ротора.The technical result of the claimed invention is to reduce the axial dimensions of the rotor, simplify the assembly technology of a two-input electric generator machine, increase the rigidity of its design and increase the moment of inertia of the rotor.
Технический результат достигается тем, что в аксиальной многофазной бесконтактной электрической машине-генераторе, содержащей корпус, подвозбудитель, возбудитель, и основной генератор, установленные на одном валу, закрепленном в корпусе генератора в подшипниковых щитах, при этом подвозбудитель состоит из аксиального постоянного многополюсного магнита индуктора подвозбудителя и аксиального магнитопровода с многофазной обмоткой якоря подвозбудителя, возбудитель состоит из аксиального магнитопровода, в пазы которого уложены однофазная обмотка возбуждения возбудителя, подключенная к многофазной обмотке якоря подвозбудителя через многофазный двухполупериодный выпрямитель, и однофазная дополнительная обмотка возбуждения возбудителя, подключенная к источнику постоянного тока, и аксиального магнитопровода с многофазной обмоткой якоря возбудителя, основной генератор состоит из аксиального магнитопровода с однофазной обмоткой возбуждения основного генератора, подключенной к многофазной обмотке якоря возбудителя через многофазный двухполупериодный выпрямитель, и аксиального магнитопровода с многофазной обмоткой якоря основного генератора, при этом аксиальный магнитопровод с многофазной обмоткой якоря подвозбудителя, аксиальный магнитопровод, в пазы которого уложены однофазная обмотка возбуждения возбудителя и однофазная дополнительная обмотка возбуждения возбудителя, и аксиальный магнитопровод с многофазной обмоткой якоря основного генератора жестко закрепляются в корпусе на его боковой поверхности соосно друг другу, при этом их общей осью симметрии является ось симметрии вала, причем аксиальный магнитопровод, в пазы которого уложены однофазная обмотка возбуждения возбудителя и однофазная дополнительная обмотка возбуждения возбудителя, размещается внутри аксиального магнитопровода с многофазной обмоткой якоря основного генератора, а аксиальный магнитопровод с многофазной обмоткой якоря подвозбудителя размещается внутри аксиального магнитопровода, в пазы которого уложены однофазная обмотка возбуждения возбудителя и однофазная дополнительная обмотка возбуждения возбудителя, при этом аксиальный постоянный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя, аксиальный магнитопровод с многофазной обмоткой якоря возбудителя и аксиальный магнитопровод с однофазной обмоткой возбуждения основного генератора жестко закрепляются на валу посредством диска соосно друг другу, при этом их общей осью симметрии является ось симметрии вала, причем аксиальный магнитопровод с многофазной обмоткой якоря возбудителя размещается внутри аксиального магнитопровода с однофазной обмоткой возбуждения основного генератора, а аксиальный постоянный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя размещается внутри аксиального магнитопровода с многофазной обмоткой якоря возбудителя.The technical result is achieved in that in an axial multiphase non-contact electric generator machine containing a housing, exciter, exciter, and main generator mounted on a single shaft mounted in the generator housing in bearing shields, while the exciter consists of an axial permanent multi-pole magnet of the exciter exciter and an axial magnetic circuit with a multiphase winding of the exciter armature, the pathogen consists of an axial magnetic circuit, in the grooves of which are laid single-phase the path exciter winding connected to the multiphase winding of the exciter armature through a multiphase half-wave rectifier, and the single-phase additional excitation winding of the exciter connected to a direct current source, and the axial magnetic circuit with multiphase exciter armature, the main generator consists of an axial magnetic circuit with a single-phase single-phase connected to the multiphase winding of the pathogen armature through a multiphase half-wave rectifier , and an axial magnetic circuit with a multiphase winding of the armature of the main generator, while an axial magnetic circuit with a multiphase winding of the exciter armature, an axial magnetic circuit in the slots of which are laid a single-phase excitation winding of the pathogen and a single-phase additional excitation winding of the pathogen, and an axial magnetic circuit with a multiphase main winding of the main armature in the housing on its lateral surface aligned with each other, while their common axis of symmetry is the axis of symmetry of the shaft, and the axial magnetic circuit, in the grooves of which the single-phase excitation winding of the pathogen is laid and the single-phase additional excitation winding of the pathogen, is located inside the axial magnetic circuit with the multiphase winding of the armature of the exciter, and placed inside the axial magnetic circuit, in the grooves of the exciter path of which one and a single-phase additional excitation winding of the pathogen, while the axial constant pl the non-polar magnet of the exciter inductor, the axial magnetic circuit with a multiphase winding of the exciter arm and the axial magnetic circuit with a single-phase excitation winding of the main generator are rigidly fixed to the shaft by means of a disk coaxially to each other, while their common axis of symmetry is the axis of symmetry of the shaft, and the axial magnetic circuit with a multiphase winding of the exciter arm is placed inside an axial magnetic circuit with a single-phase excitation winding of the main generator, and an axial permanent multipolar the exciter magnet inductor is located inside the axial magnetic circuit with a multiphase winding of the exciter armature.
Улучшение массогабаритных показателей достигается путем уменьшения осевых размеров ротора за счет уменьшения внешнего и внутреннего диаметров аксиальных магнитопроводов возбудителя в соответствии с величиной мощности преобразуемой им энергии и использования свободного пространства внутри аксиальных магнитопроводов основного генератора путем размещения в этом пространстве аксиальных магнитопроводов возбудителя, а именно путем размещения внутри аксиального магнитопровода с многофазной обмоткой якоря основного генератора аксиального магнитопровода, в пазы которого уложены однофазная обмотка возбуждения возбудителя и однофазная дополнительная обмотка возбуждения возбудителя и путем размещения внутри аксиального магнитопровода с однофазной обмоткой возбуждения основного генератора аксиального магнитопровода с многофазной обмоткой якоря возбудителя.Improving the overall dimensions is achieved by reducing the axial dimensions of the rotor by reducing the external and internal diameters of the axial magnetic circuits of the pathogen in accordance with the power of the energy it converts and using the free space inside the axial magnetic circuits of the main generator by placing axial magnetic circuits of the pathogen in this space, namely by placing inside axial magnetic core with multiphase winding of the armature of the main axial generator a single magnetic circuit, in the slots of which are laid a single-phase excitation winding of the pathogen and a single-phase additional excitation winding of the pathogen and by placing inside the axial magnetic circuit with a single-phase excitation winding the main generator of the axial magnetic circuit with a multiphase winding of the exciter armature.
Улучшение массогабаритных показателей достигается также путем уменьшения внешнего и внутреннего диаметров аксиального постоянного многополюсного магнита индуктора подвозбудителя и аксиального магнитопровода с многофазной обмоткой якоря подвозбудителя в соответствии с величиной мощности преобразуемой подвозбудителем энергии и использования свободного пространства внутри аксиальных магнитопроводов возбудителя путем размещения в этом пространстве аксиального постоянного многополюсного магнита индуктора подвозбудителя и аксиального магнитопровода с многофазной обмоткой якоря подвозбудителя, а именно: путем размещения внутри аксиального магнитопровода, в пазы которого уложена однофазная обмотка возбуждения возбудителя, аксиального магнитопровода с многофазной обмоткой якоря подвозбудителя, и путем размещения внутри аксиального магнитопровода с многофазной обмоткой якоря возбудителя аксиального постоянного многополюсного магнита индуктора подвозбудителя.Improving the overall dimensions is also achieved by reducing the external and internal diameters of the axial permanent multipolar magnet of the exciter exciter and the axial magnetic circuit with multiphase winding of the exciter armature in accordance with the power converted by the exciter and using the free space inside the axial magnetic circuits of the pathogen by placing an axial magnetic multipolar exciter in this space exciter and axi inductor a magnetic core with a multiphase winding of the exciter armature, namely: by placing inside the axial magnetic circuit, in the grooves of which a single-phase excitation winding of the pathogen is laid, an axial magnetic circuit with a multiphase winding of the arm exciter path, and by placing a permanent magnetic inductor of the axial excitator exciter.
Таким образом, уменьшение осевых размеров ротора, а также диаметральных размеров аксиального постоянного многополюсного магнита индуктора подвозбудителя и аксиальных магнитопроводов возбудителя и подвозбудителя приводит к улучшению массогабаритных показателей, а именно - к уменьшению габаритных размеров и массы всей электрической машины в целом ввиду снижения металлоемкости перечисленных выше магнита и магнитопроводов.Thus, a decrease in the axial dimensions of the rotor, as well as the diametrical dimensions of the axial permanent multipolar magnet of the exciter exciter and the axial magnetic circuits of the exciter and exciter, leads to an improvement in the overall dimensions, namely, to a decrease in the overall dimensions and mass of the entire electric machine as a whole due to a decrease in the metal consumption of the above magnet and magnetic cores.
Упрощение способа изготовления двухвходовой аксиальной бесконтактной электрической машины-генератора достигается за счет упрощения технологии ее сборки. Механическое соединение трех частей ротора (аксиального постоянного многополюсного магнита, аксиального магнитопровода с однофазной обмоткой возбуждения основного генератора и аксиального магнитопровода с многофазной обмоткой якоря возбудителя) между собой обеспечивает возможность жесткого закрепления всех элементов ротора на валу посредством диска соосно друг другу вне корпуса (статора). Собранный таким образом вне корпуса (статора) ротор целиком устанавливается в корпус (статор) и закрепляется в нем, при этом исключается необходимость сборки ротора (закрепления на валу электрической машины аксиального постоянного многополюсного магнита, аксиального магнитопровода индуктора основного генератора и аксиального магнитопровода с многофазной обмоткой якоря возбудителя) внутри корпуса (статора).A simplification of the method of manufacturing a two-input axial non-contact electric generator machine is achieved by simplifying the technology of its assembly. The mechanical connection of the three parts of the rotor (axial permanent multipolar magnet, axial magnetic circuit with a single-phase excitation winding of the main generator and axial magnetic circuit with multiphase winding of the exciter arm) between each other makes it possible to rigidly fix all the rotor elements on the shaft by means of a disk coaxially to each other outside the housing (stator). The rotor assembled thus outside the housing (stator) is completely installed in the housing (stator) and fixed in it, while eliminating the need for assembly of the rotor (fixing the axial permanent multipolar magnet, the axial magnetic circuit of the inductor of the main generator and the axial magnetic circuit with multiphase armature on the shaft of the electric machine) pathogen) inside the housing (stator).
Повышение надежности конструкции достигается за счет повышения ее жесткости путем механического соединения трех частей ротора (аксиального постоянного многополюсного магнита, аксиального магнитопровода с однофазной обмоткой возбуждения основного генератора и аксиального магнитопровода с многофазной обмоткой якоря возбудителя) между собой.Improving the reliability of the structure is achieved by increasing its rigidity by mechanically connecting the three parts of the rotor (axial permanent multipolar magnet, axial magnetic circuit with a single-phase excitation winding of the main generator and axial magnetic circuit with a multiphase winding of the exciter armature).
Повышение стабильности выходного напряжения при резком изменении крутящего момента достигается за счет обеспечения устойчивости ротора к резким изменениям крутящего момента, связанным с резким изменением скорости ветра, путем увеличения момента инерции ротора, обеспечиваемого увеличением соотношения внешнего диаметра ротора к его осевому размеру:Improving the stability of the output voltage with a sharp change in torque is achieved by ensuring the rotor is resistant to sharp changes in torque associated with a sharp change in wind speed, by increasing the moment of inertia of the rotor, provided by increasing the ratio of the outer diameter of the rotor to its axial size:
где J - момент инерции ротора, m - масса ротора, d - внешний диаметр ротора.where J is the moment of inertia of the rotor, m is the mass of the rotor, d is the outer diameter of the rotor.
При пренебрежении толщиной лобовой части обмоток основного генератора внешний диаметр аксиальных магнитопроводов основного генератора равен внешнему диаметру ротора.When neglecting the thickness of the frontal part of the windings of the main generator, the outer diameter of the axial magnetic circuits of the main generator is equal to the outer diameter of the rotor.
На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемой аксиальной многофазной двухвходовой бесконтактной электрической машины-генератора в разрезе; на фиг. 2 - электрическая схема предлагаемой аксиальной многофазной двухвходовой бесконтактной электрической машины-генератора.In FIG. 1 shows a General view in section of the proposed axial multiphase two-input non-contact electric generator machine; in FIG. 2 is a circuit diagram of a proposed axial multiphase two-input non-contact electric generator machine.
Аксиальная многофазная двухвходовая бесконтактная электрическая машина-генератор содержит корпус 1, подвозбудитель, возбудитель и основной генератор, установленные на одном валу 6, закрепленном в корпусе 1 генератора в подшипниковых щитах 7 и 8. Подвозбудитель состоит из аксиального постоянного многополюсного магнита 3 индуктора подвозбудителя и аксиального магнитопровода 4 с многофазной (на фиг. 2 - девятифазной) обмоткой 5 якоря подвозбудителя. Возбудитель состоит из аксиального магнитопровода 12, в пазы которого уложены однофазная обмотка 11 возбуждения возбудителя, подключенная к многофазной обмотке 5 якоря подвозбудителя через многофазный (на фиг. 2 - девятифазный) двухполупериодный выпрямитель 9, и однофазная дополнительная обмотка 19 возбуждения возбудителя, подключенная к источнику постоянного тока (например, к фотоэлектрическому преобразователю (ФЭП), и аксиального магнитопровода 13 с многофазной (на фиг. 2 - девятифазной) обмоткой 14 якоря возбудителя. Основной генератор состоит из аксиального магнитопровода 15 с однофазной обмоткой 16 возбуждения основного генератора, подключенной к многофазной обмотке 14 (на фиг. 2 - девятифазной) якоря возбудителя через многофазный (на фиг. 2 - девятифазный) двухполупериодный выпрямитель 10, и аксиального магнитопровода 17 с многофазной обмоткой 18 якоря основного генератора. Аксиальный магнитопровод 4 с многофазной обмоткой 5 якоря подвозбудителя, аксиальный магнитопровод 12, в пазы которого уложены однофазная обмотка 11 возбуждения возбудителя и однофазная дополнительная обмотка 19 возбуждения возбудителя, и аксиальный магнитопровод 17 с многофазной обмоткой 18 якоря основного генератора жестко закреплены в корпусе 1 на его боковой поверхности соосно друг другу, при этом их общей осью симметрии является ось симметрии вала 6, причем аксиальный магнитопровод 12, в пазы которого уложены однофазная обмотка 11 возбуждения возбудителя и однофазная дополнительная обмотка 19 возбуждения возбудителя, размещен внутри аксиального магнитопровода 17 с многофазной обмоткой 18 якоря основного генератора, а аксиальный магнитопровод 4 с многофазной обмоткой 5 якоря подвозбудителя размещен внутри аксиального магнитопровода 12, в пазы которого уложены однофазная обмотка 11 возбуждения возбудителя и однофазная дополнительная обмотка 19 возбуждения возбудителя. Аксиальный постоянный многополюсный магнит 3 индуктора подвозбудителя, аксиальный магнитопровод 13 с многофазной обмоткой 14 якоря возбудителя и аксиальный магнитопровод 15 с однофазной обмоткой 16 возбуждения основного генератора жестко закреплены на валу 6 посредством диска 2 соосно друг с другом, при этом их общей осью симметрии является ось симметрии вала 6, причем аксиальный магнитопровод 13 с многофазной обмоткой 14 якоря возбудителя размещен внутри аксиального магнитопровода 15 с однофазной обмоткой 16 возбуждения основного генератора, а аксиальный постоянный многополюсный магнит 3 индуктора подвозбудителя размещен внутри аксиального магнитопровода 13 с многофазной обмоткой 14 якоря возбудителя.The axial multiphase two-input non-contact electric machine-generator contains a
Многофазная обмотка 18 якоря основного генератора является выходной обмоткой аксиальной многофазной бесконтактной электрической машины-генератора, к которой подключаются потребители.The multiphase winding 18 of the armature of the main generator is the output winding of the axial multiphase contactless electric generator machine, to which consumers are connected.
В предлагаемой аксиальной многофазной двухвходовой бесконтактной электрической машине-генераторе внешний диаметр аксиальных магнитопроводов 12 и 13 возбудителя выполнен меньшим, чем внутренний диаметр аксиальных магнитопроводов 15 и 17 основного генератора, что позволяет разместить аксиальные магнитопроводы 12 и 13 возбудителя внутри аксиальных магнитопроводов 15 и 17 основного генератора соответственно. Выполнение внешних диаметров аксиального магнитопровода 4 якоря возбудителя и аксиального постоянного многополюсного магнита 3 меньшим, чем внутренний диаметр аксиальных магнитопроводов 12 и 13 возбудителя, позволяет разместить аксиальный магнитопровод 4 и аксиальный постоянный многополюсный магнит 3 внутри аксиальных магнитопроводов 12 и 13 возбудителя соответственно. Такое уменьшение размеров подвозбудителя и возбудителя приводит к уменьшению их массы, а соответственно уменьшению массы и размеров всей электрической машины в целом, а также экономии материалов, расходуемых на изготовление электрической машины по сравнению с известной аксиальной электрической машиной-генератором. Новая компоновка подвозбудителя, возбудителя и основного генератора уменьшает длину предлагаемой машины-генератора вдоль оси вращения, а соответственно увеличивает отношение внешнего диаметра ротора электрической машины к ее осевой длине, т.е. при одной и той же массе электрической машины-генератора увеличивается диаметр, а соответственно и момент инерции ротора, что приводит к повышению его устойчивости к резким изменениям крутящего момента, связанным с резким изменением скорости ветра, а следовательно, стабилизации выходного напряжения предлагаемой аксиальной многофазной бесконтактной электрической машины-генератора.In the proposed axial multiphase two-input non-contact electric machine-generator, the outer diameter of the axial
Аксиальная многофазная бесконтактная электрическая машина-генератор работает следующим образом. Механическая энергия вращения поступает в машину-генератор от внешнего источника через вал 6, закрепленный в корпусе 1 генератора в подшипниковых щитах 7 и 8. При вращении вала 6 с жестко закрепленными на нем посредством диска 2 аксиальным магнитопроводом 13 с многофазной обмоткой 14 якоря возбудителя, аксиальным магнитопроводом 15 с однофазной обмоткой возбуждения 16 основного генератора и аксиальным постоянным многополюсным магнитом 3 индуктора подвозбудителя магнитный поток аксиального постоянного многополюсного магнита 3 индуктора подвозбудителя взаимодействует с многофазной обмоткой 5 якоря подвозбудителя, уложенной в пазы аксиального магнитопровода 4 якоря подвозбудителя, жестко установленного в корпусе 1 генератора, и наводит в ней многофазную систему ЭДС, которая выпрямляется многофазным двухполупериодным выпрямителем 9 и подается на однофазную обмотку И возбуждения возбудителя, уложенную в пазы аксиального магнитопровода 12, при протекании тока в которой создается магнитный поток. Одновременно с этим электрическая энергия постоянного тока (например, световая энергия Солнца, преобразованная фотоэлектрическими преобразователями в электрическую энергию постоянного тока) подается на однофазную дополнительную обмотку 19 возбуждения возбудителя, при этом по ней протекает ток, который создает магнитный поток, направленный согласно с магнитным потоком, создаваемым током, протекающим по однофазной обмотке 11 возбуждения возбудителя. По принципу суперпозиции магнитных полей магнитные потоки, создаваемые током, протекающим по однофазной обмотке 11 возбуждения возбудителя, и током, протекающим по однофазной дополнительной обмотке 19 возбуждения возбудителя, суммируются. При вращении ротора суммарный магнитный поток, созданный током, протекающим по однофазной обмотке 11 возбуждения возбудителя, и током, протекающим по однофазной дополнительной обмотке 19 возбуждения возбудителя, взаимодействует с многофазной обмоткой 14 якоря возбудителя, уложенной в пазы аксиального магнитопровода 13, и наводит в ней многофазную систему ЭДС, которая выпрямляется многофазным двухполупериодным выпрямителем 10 и подается на однофазную обмотку 16 возбуждения основного генератора, уложенную в пазы аксиального магнитопровода 15. Магнитный поток однофазной обмотки 16 возбуждения основного генератора взаимодействует с многофазной обмоткой 18 якоря основного генератора, уложенной в пазы аксиального магнитопровода 17, и наводит в ней многофазную систему ЭДС, которая подается в сеть.Axial multiphase non-contact electric generator machine operates as follows. The mechanical rotation energy is supplied to the generator machine from an external source through a shaft 6, mounted in the
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016128644A RU2623214C1 (en) | 2016-07-13 | 2016-07-13 | Axial polyphase two-inlet contactless electrical machine-generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016128644A RU2623214C1 (en) | 2016-07-13 | 2016-07-13 | Axial polyphase two-inlet contactless electrical machine-generator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2623214C1 true RU2623214C1 (en) | 2017-06-23 |
Family
ID=59241370
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016128644A RU2623214C1 (en) | 2016-07-13 | 2016-07-13 | Axial polyphase two-inlet contactless electrical machine-generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2623214C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2649913C1 (en) * | 2017-08-18 | 2018-04-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Stabilized axial-radial direct current generator |
| RU2688923C1 (en) * | 2018-03-22 | 2019-05-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Axial multiphase two-input electric machine-generator |
| EA034958B1 (en) * | 2018-01-10 | 2020-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Axial multiphase non-contact two-input electric machine-generator |
| EA039681B1 (en) * | 2020-08-11 | 2022-02-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Axial differential generator drive |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1931946U (en) * | 1965-10-02 | 1966-02-03 | Eugen Depoi | CONVERSING STATORLESS ELECTRIC MACHINE. |
| RU2091967C1 (en) * | 1994-02-08 | 1997-09-27 | Кубанский государственный технологический университет | Two-way electrical machine |
| DE10002092A1 (en) * | 1999-12-07 | 2001-06-13 | Loher Ag | Electric drive e.g. for ship propeller, has inside rotor connected with first impeller and outer rotor concentric with it connected with second impeller |
| RU2349014C1 (en) * | 2007-07-02 | 2009-03-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУВПО "КубГТУ") | Two-dimensional axial electric machine-generator |
| RU2450411C1 (en) * | 2011-01-12 | 2012-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУ ВПО "КубГТУ") | Axial two-input contactless dynamo |
-
2016
- 2016-07-13 RU RU2016128644A patent/RU2623214C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1931946U (en) * | 1965-10-02 | 1966-02-03 | Eugen Depoi | CONVERSING STATORLESS ELECTRIC MACHINE. |
| RU2091967C1 (en) * | 1994-02-08 | 1997-09-27 | Кубанский государственный технологический университет | Two-way electrical machine |
| DE10002092A1 (en) * | 1999-12-07 | 2001-06-13 | Loher Ag | Electric drive e.g. for ship propeller, has inside rotor connected with first impeller and outer rotor concentric with it connected with second impeller |
| RU2349014C1 (en) * | 2007-07-02 | 2009-03-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУВПО "КубГТУ") | Two-dimensional axial electric machine-generator |
| RU2450411C1 (en) * | 2011-01-12 | 2012-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУ ВПО "КубГТУ") | Axial two-input contactless dynamo |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2649913C1 (en) * | 2017-08-18 | 2018-04-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Stabilized axial-radial direct current generator |
| EA034958B1 (en) * | 2018-01-10 | 2020-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Axial multiphase non-contact two-input electric machine-generator |
| RU2688923C1 (en) * | 2018-03-22 | 2019-05-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Axial multiphase two-input electric machine-generator |
| EA039681B1 (en) * | 2020-08-11 | 2022-02-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Axial differential generator drive |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2450411C1 (en) | Axial two-input contactless dynamo | |
| Pop et al. | Axial-flux vs. radial-flux permanent-magnet synchronous generators for micro-wind turbine application | |
| US9780608B2 (en) | High efficiency permanent magnet machine | |
| RU2623214C1 (en) | Axial polyphase two-inlet contactless electrical machine-generator | |
| RU2636387C1 (en) | Axial three-inlet wind-solar generator | |
| Ferreira et al. | Prototype of an axial flux permanent magnet generator for wind energy systems applications | |
| RU2402858C1 (en) | Axial contactless direct current generator | |
| CN106655553B (en) | A kind of composite structure motor | |
| Fei et al. | Design and analysis of high-speed coreless axial flux permanent magnet generator with circular magnets and coils | |
| CN104682648A (en) | Biharmonic excitation mixed excitation permanent magnet motor | |
| RU2284629C2 (en) | Unipolar overhung brushless direct-current generator | |
| RU2393615C1 (en) | Single-phase contact-free electromagnetic generator | |
| CN104506010B (en) | A kind of Automobile flywheel formula electrical excitation starter-generator | |
| RU2643196C1 (en) | Axial non-contact ac generator | |
| RU2707963C1 (en) | Three-input two-dimensional wind-solar axial-radial electric machine-generator | |
| Ferreira et al. | Direct driven axial flux permanent magnet generator for small-scale wind power applications | |
| Ismagilov et al. | Topology selection of the high-speed high-voltage PMSM for aerospace application | |
| RU163830U1 (en) | SUPERCONDUCTOR ELECTRIC MACHINE WITH AXIAL EXCITATION AND CLAW-ROTOR ROTOR WITH PERMANENT MAGNETS | |
| RU2633374C1 (en) | Non-contact multiphase ac generator | |
| CN101394112A (en) | Highly efficient electricity generator | |
| Bouaziz et al. | 3D finite element modelling and comparative performance analysis between axial and radial flux machines for micro wind turbine application | |
| RU2626814C1 (en) | Axial-radial contactless alternator | |
| Bumby et al. | Axial flux, permanent magnet, generators for engine integration | |
| RU115130U1 (en) | ELECTRIC MACHINE | |
| RU2647708C1 (en) | Synchronised axial two-inlet generator installation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20180122 Effective date: 20180122 |