×
13.01.2017
217.015.79c9

Результат интеллектуальной деятельности: ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ МНОГОФАЗНЫЙ СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области энергомашиностроения, в частности к устройствам, использующимся в системах автономного электроснабжения. Технический результат - уменьшение потерь на вихревые токи и перемагничивание, механическая устойчивость на критических частотах. В корпусе электрической машины расположен ротор и n статоров с размещенными на них однофазными обмотками. При этом на роторе, который установлен на дополнительных газодинамических подшипниках, расположены постоянные магниты, а статоры с размещенными на них однофазными зубцовыми обмотками выполнены из отдельных сегментов, набранных из листов аморфной стали, повернуты относительно друг друга на угол , где m - число фаз, и размещены так, что длина вылета лобовых частей l однофазной зубцовой обмотки противопоставленного статора компенсирована расположением в свободном пространстве между статорами, угол α между фазами выходных напряжений генератора достигается смещением как самих статоров, так и магнитов на роторе относительно соответствующего им статора. 6 ил.

Изобретение относится к области энергомашиностроения, в частности к устройствам, использующимся в системах автономного электроснабжения.

Известна электрическая машина [патент US №5903082 А, H02K 21/12; H02K 37/12, 11.05.1999], состоящая из ротора, статора и устройства для поддержки ротора и статора в заданном положении относительно друг друга, также необходимого для направления вращения ротора по заданной оси, при этом полюса статора выполнены из листов аморфного железа. Электромагнитные полюса расположены параллельно ротору по окружности. Магнитопровод выполнен шихтованным и скреплен таким образом, что он образует целый аморфный сердечник магнитопровода электрической машины, в котором каждая часть сердечника образована из отдельных компонентов заданной формы.

Недостатком данного устройства является сложность процесса изготовления магнитопровода, состоящего из нескольких шихтованных компонентов. Также недостатком является наличие устройства поддержки ротора и статора, что снижает надежность работы электрической машины в целом и увеличивает потери энергии.

Известно устройство синхронного двигателя на постоянных магнитах с дисковым ротором [патент US №4578610, H02K 21/14, 25.06.1986], содержащее статор-корпус, выполненный из концентрических слоев аморфной ленты в виде катушки и полюсов на одной стороне катушки, на которых располагается обмотка статора. На роторе располагаются пазы, в которые устанавливаются постоянные магниты вблизи торцевой поверхности статора. Магниты удерживаются на месте в немагнитной матрице, которая состоит из слоистого материала. Ротор располагается в воздушном зазоре между двумя частями статора.

Недостатками данного устройства, является сложность конструкции магнитопровода статора, а также высокие массогабаритные показатели.

Известна конструкция электрической машины [патент US 6960860 В1, H02K 1/14, H02K 1/12, H02K 15/02, 01.10.2005], содержащей ротор, статор из аморфного железа, выполненный в виде п-образных сердечников, набранных из ленты аморфного железа, установленных в диэлектрическом остове.

Недостатками данного устройства являются: сложность конструкции статора электрической машины, недостаточная надежность, вызванная сильными перегибами аморфных листов при сборке магнитопровода статора.

Известен способ изготовления статора электрической машины [патент RU №2496212 С2, H02K 15/02, 29.11.2011], который заключается в том, что сердечник изготавливают из пакетов аморфных лент с последующим формированием пакетов намоткой на оправку с термической и механической обработкой, включая вакуумную обработку. При формировании пакетов используют треугольную оправку, ось которой ориентируют параллельно оси электрической машины. Отрезку части пакета осуществляют параллельно оси оправки. В качестве цилиндрической оправки используют корпус электрической машины, в который послойно укладывают пакеты, располагая слои пакетов в осевом направлении этого корпуса.

Недостатком данного статора, является сложный и длительный процесс сборки магнитопровода, что требует больших финансовых и временных затрат.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство [авторское свидетельство СССР №153750, H02K 37/00, 01.01.1963], представляющее собой реверсивную трехстаторную электрическую машину, выполненную таким образом, что в корпусе расположены три статора с размещенными на них многополюсными однофазными обмотками. Статоры расположены так, что оси полюсов каждого из них сдвинуты относительно осей полюсов смежных статоров на одну треть полюсного деления. Ротор электрической машины представляет собой немагнитный или ферромагнитный полый цилиндр, на который печатным способом нанесена обмотка, выполненная как три самостоятельные обмотки, расположенные по одной через равные расстояния под статорами. Эти обмотки выполнены либо как однофазная симметричная многополюсная короткозамкнутая многоконтурная обмотка, либо как ряд концентрически расположенных короткозамкнутых контуров с числом осей симметрии, равным числу полюсов статора.

Недостатком данного устройства является пониженная мощность и КПД самого устройства, вследствие больших потерь на вихревые токи и перемагничивание, возникающих в статоре.

Задача изобретения - увеличение энергетических характеристик и нагрузочной способности генератора, а также минимизация габаритных параметров, повышение устойчивости работы электрической машины.

Технический результат - уменьшение потерь на вихревые токи и перемагничивание, механическая устойчивость на критических частотах.

Поставленная задача решается, а результат достигается тем, что в корпусе электрической машины расположен ротор, n статоров, с размещенными на них однофазными обмотками. Согласно изобретению на роторе, который расположен на дополнительных газодинамических подшипниках, установлены постоянные магниты, а отдельные статоры с размещенными на них однофазными зубцовыми обмотками выполнены из отдельных сегментов, набранных из листов аморфной стали, повернуты относительно друг друга на угол где m - число фаз, и размещены так, что длина вылета лобовых частей l однофазной зубцовой обмотки противопоставленного статора компенсирована расположением в свободном пространстве между статорами, угол α между фазами выходных напряжений генератора достигается смещением, как самих статоров, так и магнитов на роторе относительно соответствующего статора.

Существо изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1, фиг. 2 изображен генератор в поперечном и продольном разрезе. На фиг. 3 показана сборка статора из отдельных сегментов. На фиг. 4 показана форма заготовки сегмента статора из листа аморфной стали. На фиг. 5 показана схема соединения полюсных обмоток. На фиг. 6 показано расположение лобовых частей отдельных статоров друг относительно друга.

Предложенное устройство содержит n одинаковых статоров 1 для каждой из фаз, собранных из отдельных сегментов, набранных из листов аморфной стали, зубцовую обмотку 2, уложенную в пазы каждого соответствующего статора 1 так, что каждая отдельная секция зубцовой обмотки 2 образует с соответствующим ей зубцом отдельный полюс, секции зубцовой обмотки 2 соединены согласно схеме. Статоры 1 повернуты друг относительно друга так, что лобовые части занимают свободные от зубцовой обмотки 2 промежутки и, по возможности, на величину пространственного угла α.

Магниты 3 из редкоземельных материалов расположены на роторе 4 генератора, образующие n полюсов каждой отдельной однофазной электрической машины. Ротор 4 электрической машины установлен на дополнительные газодинамические подшипники 5. Магниты 3 на роторе 4 генератора закреплены с помощью бандажа 6.

Если смещением статоров 1 невозможно добиться угла α между фазами электрической машины, требуемого n-фазной электрической системой, то магниты 3 на роторе 4 располагают так, чтобы с учетом угла смещения α каждого статора 1 соответствующие ему полюса ротора 4 образовывали угол α, необходимый для получения смещения фаз выходных напряжений.

Электрическая машина работает следующим образом. Устройство состоит из n отдельных однофазных синхронных генераторов переменного тока, статоры которых смещены относительно друг друга на угол α. ЭДС, наводимое вращающимся магнитным полем ротора 4, индуцируется в зубцовой обмотке 2 каждого статора 1. За счет сдвига статоров 1 с зубцовыми обмотками 2 и магнитов 3 на роторе 4 на угол α обеспечивается смещение фаз выходных напряжений генератора.

Таким образом, получается высокоскоростной многофазный синхронный генератор на постоянных магнитах с зубцовой обмоткой.

Заявленное изобретение обеспечивает лучшие выходные энергетические характеристики во всех режимах работы за счет использования сердечника магнитопровода статоров из листов аморфной стали, минимизированные габариты, благодаря использованию зубцовой обмотки и взаимному расположению отдельных статоров, повышенную механическая устойчивость на критических частотах за счет применения дополнительных газодинамических подшипниковых опор.

Электрическая машина, в корпусе которой расположен ротор, n статоров с размещенными на них однофазными обмотками, отличающаяся тем, что на роторе, который установлен на дополнительных газодинамических подшипниках, расположены постоянные магниты, а статоры с размещенными на них однофазными зубцовыми обмотками выполнены из отдельных сегментов, набранных из листов аморфной стали, повернуты относительно друг друга на угол , где m - число фаз, и размещены так, что длина вылета лобовых частей l однофазной зубцовой обмотки противопоставленного статора компенсирована расположением в свободном пространстве между статорами, угол α между фазами выходных напряжений генератора достигается смещением как самих статоров, так и магнитов на роторе относительно соответствующего им статора.
ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ МНОГОФАЗНЫЙ СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР
ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ МНОГОФАЗНЫЙ СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР
ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ МНОГОФАЗНЫЙ СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР
ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ МНОГОФАЗНЫЙ СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР
ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ МНОГОФАЗНЫЙ СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 101-107 of 107 items.
20.01.2018
№218.016.153d

Устройство защиты от короткого замыкания высокотемпературного стартер-генератора обращённой конструкции

Использование: в области электротехники. Технический результат: защита от короткого замыкания стартер-генератора обращенной конструкции в составе газотурбинного двигателя в температурном режиме до 450°С за счет механического расцепления статора с неподвижным стержнем, сопровождающегося...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002634836
Дата охранного документа: 07.11.2017
20.01.2018
№218.016.1b7e

Гибридный магнитный подшипник с использованием сил лоренца (варианты)

Изобретение относится к области энергомашиностроения и может быть использовано для обеспечения бесконтактного вращения ротора электрических машин. Отличие по первому варианту гибридного магнитного подшипника с использованием сил Лоренца состоит в том, что введены две управляющие m-фазные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002636629
Дата охранного документа: 24.11.2017
20.01.2018
№218.016.1d54

Способ локальной обработки стального изделия при ионном азотировании в магнитном поле

Изобретение относится к области термической и химико-термической обработки и может быть использовано в машиностроении и других областях промышленности для локального поверхностного упрочнения материалов. Способ локального ионного азотирования стального изделия включает проведение вакуумного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002640703
Дата охранного документа: 11.01.2018
04.04.2018
№218.016.2f3d

Способ управления системой защиты магнитоэлектрического генератора от короткого замыкания

Использование: в области электротехники. Технический результат: повышение надежности системы управления, системы защиты и пожаробезопасности магнитоэлектрического генератора. Согласно способу после обнаружения короткого замыкания на фазной обмотке генератора, данную обмотку последовательно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002644586
Дата охранного документа: 13.02.2018
04.04.2018
№218.016.2f5d

Гибридный магнитопровод статора электромеханических преобразователей энергии

Изобретение относится к области электромашиностроения и может быть использовано в электромеханических преобразователях энергии автономных объектов. Техническим результатом является повышение надежности, механической прочности, энергоэффективности и минимизация тепловыделений электромеханических...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002644577
Дата охранного документа: 13.02.2018
04.04.2018
№218.016.330e

Устройство и способ автоматизированной очистки солнечной панели

Изобретение относится к системам автоматической очистки солнечных панелей. Устройство очистки солнечной панели, содержащее источник питания, соединенный с солнечной панелью, датчики контроля загрязнения и провода, расположенные на поверхности солнечной панели, отличающееся тем, что провода...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002645444
Дата охранного документа: 21.02.2018
18.05.2018
№218.016.50dd

Амортизатор безрезонансный

Изобретение относится к области машиностроения. Амортизатор содержит расположенные в корпусе амортизатора на его оси эластомерные элементы. Эластомерные элементы выполнены в виде сборной комбинации из двух элементов, расположенных по одной с каждой стороны оси амортизатора. Внешняя поверхность...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002653321
Дата охранного документа: 07.05.2018
Showing 111-120 of 145 items.
09.06.2018
№218.016.6026

Способ управления положением ротора электрической машины на бесконтактных подшипниках (варианты) и электрическая машина для его реализации

Изобретение относится к области энергомашиностроения и может быть использовано в электромеханических преобразователях энергии на бесконтактных подшипниках. Технический результат - повышение точности управления и надежности электрической машины с ротором на бесконтактных подшипниках, возможность...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002656871
Дата охранного документа: 07.06.2018
09.06.2018
№218.016.6033

Ротор для высокоскоростных электромеханических преобразователей энергии с высококоэрцитивными постоянными магнитами

Использование: изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в высокоскоростных электрических машинах. Технический результат: повышение надежности ротора, снижение добавочных потерь. Ротор электромеханического преобразователя энергии с постоянными магнитами содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002656863
Дата охранного документа: 07.06.2018
09.06.2018
№218.016.6043

Сверхвысокооборотный микрогенератор с пониженным тепловыделением

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве источника электроснабжения автономных объектов. Технический результат заключается в снижении тепловыделения сверхвысокооборотных микрогенераторов. Сверхвысокооборотный микрогенератор с пониженным тепловыделением...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002656868
Дата охранного документа: 07.06.2018
09.06.2018
№218.016.604d

Сверхвысокооборотный микрогенератор

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для обеспечения электроэнергией автономных объектов. Технический результат состоит в снижении физической заметности объектов, оснащенных данными сверхвысокооборотными микрогенераторами, благодаря снижению уровня шума, повышению...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002656869
Дата охранного документа: 07.06.2018
11.06.2018
№218.016.60af

Магнитная система ротора синхронного двигателя с инкорпорированными магнитами (варианты)

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электромашиностроении при производстве электродвигателей. Техническим результатом является повышение мощности, механического момента, к.п.д. при снижении массогабаритных показателей. Магнитная система ротора с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002657003
Дата охранного документа: 08.06.2018
29.06.2018
№218.016.689e

Беспазовый магнитопровод статора электромеханических преобразователей энергии из аморфного железа с минимальным влиянием вихревых токов (варианты)

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электромеханических преобразователях энергии автономных объектов. Техническим результатом является повышение надежности, энергоэффективности и минимизация тепловыделений электромеханических преобразователей энергии, повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002659091
Дата охранного документа: 28.06.2018
08.07.2018
№218.016.6e86

Гомополярный магнитный подшипник для высокоскоростных электрических машин

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в высокоскоростных электрических машинах. Технический результат: состоит в повышении надежности, повышении к.п.д. за счет снижения потерь на вихревые токи и гистерезис, а также в снижении массогабаритных показателей за счет...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002660447
Дата охранного документа: 06.07.2018
17.11.2018
№218.016.9e4f

Многофазный синхронный генератор с однополупериодным выпрямителем

Изобретение относится к области энергомашиностроения, в частности к устройствам, использующимся в системах автономного электроснабжения. Технический результат: повышение надежности многофазного синхронного генератора с возможностью подключения в трехфазную сеть, а также повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002672562
Дата охранного документа: 16.11.2018
24.01.2019
№219.016.b388

Устройство для выведения малых космических аппаратов

Изобретение относится к системам разделения космических аппаратов (КА) и м.б. использовано для запуска на орбиту малых КА массой от 1 до 50 кг. Устройство для выведения КА (2) содержит основание (3), на котором КА удерживается гибкими токопроводящими пластинами (1). Пластины подключены к блоку...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002677974
Дата охранного документа: 22.01.2019
14.02.2019
№219.016.ba48

Способ автоматизированной очистки солнечных панелей

Изобретение относится к области электроэнергетики, энергосбережения и может быть использовано для очистки солнечных панелей от снега и льда в зимнее время. Технический результат: повышение эффективности работы солнечных панелей и увеличение их кпд, а также возможность постоянного использования...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002679771
Дата охранного документа: 12.02.2019
+ добавить свой РИД