×
10.08.2015
216.013.6a14

ГЕНЕРАТОР ПЕРЕМЕННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА С РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ ОБМОТКАМИ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области электроэнергетики. Технический результат - уменьшение потерь от высокочастотных составляющих спектра полезной мощности, увеличение кпд преобразования механической энергии в электрическую, повышение удельных характеристик системы преобразования, улучшение технологичности устройства и повышение его надежности. Генератор переменного тока содержит приводной вал, на котором жестко закреплен якорь. Якорь выполнен в виде кольца, с противоположных сторон которого через равные промежутки имеются пазы, в которые укладываются распределенные обмотки в столбец один провод на другой. Каждая из обмоток соединена с другой последовательно в каждой фазе. Обмотки каждой фазы чередуются между собой по окружности кольцеобразного якоря, имея сдвиг по фазе между собой на 90. 3 ил.
Основные результаты: Генератор переменного тока, содержащий приводной вал, на котором жестко закреплен якорь, отличающийся тем, что якорь выполнен в виде кольца, с противоположных сторон которого через равные промежутки имеются пазы, в которые укладываются распределенные обмотки в столбец один провод на другой, а каждая из обмоток соединена с другой последовательно в каждой фазе, при этом обмотки каждой фазы чередуются между собой по окружности кольцеобразного якоря, имея сдвиг по фазе между собой на 90 градусов.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть применено, например, в автономных устройствах ветроэнергетики, гидроэнергетики и других.

Известны генераторы электрического тока, имеющие сосредоточенные обмотки якоря, в которых индуктируется электродвижущая сила (ЭДС). Поток магнитного поля индуктора, проходящий через витки этих обмоток якоря, сцепляется со всеми витками сосредоточенной обмотки, тем самым порождая генерацию целого спектра гармоник, многие составляющие которых являются паразитными для эдс генератора.

Такой недостаток снижает кпд всей системы преобразования в процессе генерации электроэнергии, увеличивает тепловые потери, уменьшает надежность системы.

Известны магнитные торцевые генераторы переменного тока, содержащие корпус, приводной вал, на котором закреплен ротор с магнитопроводом и постоянными магнитами, размещенными по окружности магнитопровода, статор в виде диска с катушками рабочих обмоток. (Заявка Великобритании №1491026, Кл. Н02К 21/00, 1977).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является «Торцевой генератор переменного тока» (патент СССР №1835116, Кл. Н02К 21/12, БИ №30,1993), содержащий корпус с опорными подшипниками и приводным валом, на котором жестко закреплен статор, выполненный в виде двух связанных между собой дисковых магнитопроводов и аксиально намагниченных постоянных магнитов, которые расположены дискретно по окружности и обращены одна к другой стороне магнитопровода, статор в виде диска из электроизоляционного материала с катушками рабочей обмотки, с элементами для регулирования величины воздушных зазоров между ротором и статором.

Недостатками известного генератора являются низкие кпд и удельная мощность, а также высокие потери от гармоник высокого порядка.

Задачей изобретения является уменьшение потерь от высокочастотных составляющих спектра полезной мощности, увеличение кпд преобразования механической энергии в электрическую, повышение удельных характеристик системы преобразования, улучшение технологичности устройства и повышение его надежности.

В результате использования предлагаемого изобретения повышается кпд устройства из-за минимизации энергии гармоник высоких порядков, увеличивается удельная мощность устройства из-за использования всего тела якоря при заполнении его распределенными обмотками, существенно улучшается теплоотведение с рабочих обмоток якоря, вырастает надежность устройства.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом генераторе с распределенными обмотками, содержащем приводной вал, на котором жестко закреплен якорь, якорь выполнен в виде кольца, с противоположных сторон которого через равные промежутки имеются пазы, в которые укладываются распределенные обмотки в столбец один провод на другой, а каждая из обмоток соединена с другой последовательно в каждой фазе, при этом обмотки каждой фазы чередуются между собой по окружности кольцеобразного якоря, имея сдвиг по фазе между собой на 90о.

Предлагаемый генератор переменного электрического тока строится по принципу последовательного размещения отдельных обмоток якоря в пазах магнитопровода по его окружности, при этом через равные промежутки фазные обмотки меняются местами, имея сдвиг по фазе генерируемых токов на 90 град. Обмотка каждой фазы генератора укладывается в «столбец», то есть провод на провод в узкий паз, при этом не выходя за уровень той части магнитопровода якоря, где проходят полюсы индуктора для обеспечения минимально необходимого воздушного зазора между ротором и якорем.

Весь кольцевой магнитопровод якоря через равные промежутки имеет углубления - пазы на высоту одной распределенной обмотки всей обмотки якоря с каждой из сторон кольцевого магнитопровода.

Такое размещение обмоток позволяет надежно отвести тепло от каждой из отдельных составляющих всей обмотки каждой фазы генератора, увеличивая динамический диапазон устройства по нагрузке, не снижая при этом его надежности по перегреву и пробою.

Ротор-индуктор может выполняться либо из постоянных магнитов, либо из электромагнитов в качестве возбудителя магнитного потока. В зависимости от конфигурации генератора, а именно аксиальную или радиальную ориентацию имеют распределенные обмотки якоря, также будет изменяться и ротор-индуктор. Он может быть выполнен в виде дисков с аксиально расположенными полюсами, попеременно формирующими направления потоков индукции магнитного поля, либо иметь радиальную ориентацию.

В зависимости от необходимой мощности генератора может изменяться количество полюсов индуктора, диаметр ротора, глубина пазов каждой распределенной обмотки и число витков этой обмотки. При этом для увеличения эдс генератора распределенные обмотки соединяются последовательно в каждой фазе обмотки.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется фиг. 1, фиг. 2 и фиг. З.

На фиг. 1 представлена схема якоря генератора и фрагмент размещения распределенных обмоток 1-й и 2-й фаз.

На фиг. 2 представлена схема генератора в разрезе в варианте аксиального размещения полюсов индуктора.

На фиг. 3 представлен фрагмент столбцов распределенных обмоток якоря, в разрезе.

Генератор переменного электрического тока с распределенными обмотками содержит

1 - фазная обмотка якоря 1,

2 - фазная обмотка якоря 2,

3 - кольцеобразный якорь с пазами для распределенных обмоток,

4 - распределенные обмотки фазных обмоток,

5 - вал генератора,

6 - ротор индуктора,

7 - полюсы индуктора,

8 - подшипниковые узлы,

9 - пазы распределенных обмоток.

На вал генератора 5 неподвижно крепится кольцеобразный якорь 3 и через подшипниковые узлы 8 ротор индуктора 6, которые центрируются между собой на валу 5.

Полюсы индуктора 7 могут быть выполнены либо из постоянных магнитов, либо в электромагнитном исполнении, они расположены приблизительно на одинаковом расстоянии друг от друга по окружности индуктора, полностью покрывая своим потоком магнитного поля фазные обмотки 1 и (или) 2.

Распределенные обмотки 4 фазных обмоток 1 и 2 укладываются последовательно в столбец в пазы 9 магнитопровода кольцеобразного якоря 3.

Распределенные обмотки 4 соединены между собой последовательно, образуя фазную обмотку 1 или 2 по отдельности.

Фазные обмотки 1 и 2 укладываются попеременно по окружности якоря 3 и не имеют между собой гальванической связи.

Генератор работает следующим образом.

Магнитные силовые линии основного потока замыкаются через полюсы 7 индуктора 6 и магнитопровод кольцеобразного якоря 3, при этом проходят через витки распределенных обмоток 4.

При приведении ротора индуктора 6 во вращательное движение внешним источником механической энергии происходит последовательное пересечение распределенных обмоток 4 силовыми линиями магнитного поля вначале фазных обмоток 1, а затем со сдвигом в 90о - фазных обмоток 2, с периодическим изменением знака вектора магнитного поля.

Это является условием, в соответствии с законом электромагнитной индукции, создания в фазных обмотках 1 (2) эдс, которая при включении всей фазной обмотки 1 и всей фазной обмотки 2 на внешние нагрузки создает переменный электрический ток, мощность которого пропорциональна величине этого тока и наведенной в обмотках генератора ЭДС.

Предлагаемый генератор предназначен для работы в различных режимах, как в тихоходных, так и в высокооборотных системах генерации. Для увеличения мощности генератора увеличиваются диаметр якоря 3, высота распределенных обмоток 4 и число витков в них, ширина или высота кольцеобразного якоря 3.

При движении магнитного потока через витки обмоток потокосцепление пропорционально числу витков не всей фазной обмотки, находящейся под полюсом индуктора, а только числу витков одного крайнего «столбца» распределенной обмотки, набегающего на полюс и убегающего из-под полюса.

При этом индуктивно связанные через магнитопровод 3 фазные обмотки 1 и 2, имеющие смещение по фазе в 90о, компенсируют скачки индукции (положительные и отрицательные) при переходе магнитного потока от одной распределенной обмотки 4 к другой.

Якорь 3 выполнен из листов электротехнической стали, изолированных электрически друг от друга для уменьшения потерь на вихревые токи.

Ротор индуктора 6 изготавливается из магнитопроводящей конструкционной стали, а полюсы 7 либо из постоянных магнитов с высокой остаточной индукцией, либо из шихтованной стали с обмотками возбуждения.

Обмотки выполнены из медного изолированного провода круглого (прямоугольного) сечения.

Генератор переменного тока, содержащий приводной вал, на котором жестко закреплен якорь, отличающийся тем, что якорь выполнен в виде кольца, с противоположных сторон которого через равные промежутки имеются пазы, в которые укладываются распределенные обмотки в столбец один провод на другой, а каждая из обмоток соединена с другой последовательно в каждой фазе, при этом обмотки каждой фазы чередуются между собой по окружности кольцеобразного якоря, имея сдвиг по фазе между собой на 90 градусов.
ГЕНЕРАТОР ПЕРЕМЕННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА С РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ ОБМОТКАМИ
ГЕНЕРАТОР ПЕРЕМЕННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА С РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ ОБМОТКАМИ
ГЕНЕРАТОР ПЕРЕМЕННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА С РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ ОБМОТКАМИ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 135.
10.01.2013
№216.012.1a26

Сеть автономных постов мониторинга окружающей среды (апмос)

Изобретение относится к области экологического мониторинга и может быть использовано в системах общего мониторинга и безопасности. Сущность: сеть включает несколько автономных постов мониторинга, включающих датчики контроля окружающей среды, видеокамеры, тепловизоры. Энергетическая площадка...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472186
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.01.2013
№216.012.1df2

Способ и устройство для передачи электрической энергии

Изобретение относится к электротехнике, к передаче электрической энергии. Технический результат состоит в снижении затрат на передачу электроэнергии за счет исключения таких элементов, как ЛЭП, провода, изоляторы, кабели, а также повышении КПД. Между источником и приемником электрической...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473160
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.01.2013
№216.012.1e89

Устройство плазменной коагуляции тканей

Изобретение относится к области медицины и медицинской технике, в частности к устройствам, используемым для бесконтактной коагуляции белков крови и тканей раневой поверхности. Устройство преобразует энергию источника питания в высокочастотную электромагнитную энергию посредством...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473318
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.1fe9

Комплексная добавка к автомобильным бензинам

Изобретение относится к нефтепереработке и нефтехимии и может быть использовано для изготовления комплексной добавки к бензину. Комплексная добавка в автомобильный бензин вводится до 10 мас.% и представляет собой в мас.%: монометиланилин 15-18, метилбензоат 5-6, спирты в сумме 20-40, эфиры в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473670
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.2152

Способ и устройство для передачи электрической энергии (варианты)

Изобретение относится к электротехнике, к передаче электрической энергии. Технический результат состоит в повышении эффективности передачи энергии, увеличении длины линий передач и возможности передачи электроэнергии по однопроводной линии в двух направлениях между двумя энергосистемами, что...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474031
Дата охранного документа: 27.01.2013
20.07.2013
№216.012.5847

Способ и устройство для передачи электрической энергии

Использование: в области электротехники. Технический результат состоит в упрощении генерирующего контура, повышении эффективности и снижении энергетических затрат на генерирование электромагнитных волн, а также в повышении передаваемой мощности электроэнергии. Способ заключается в том, что...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488207
Дата охранного документа: 20.07.2013
20.07.2013
№216.012.5848

Способ и устройство для передачи электрической энергии

Использование: в области электротехники. Технический результат - упрощение генерирующего контура, повышение эффективности и повышение передаваемой мощности и электроэнергии. Согласно способу электромагнитные колебания с заданной частотой от генератора электрической энергии в электронном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488208
Дата охранного документа: 20.07.2013
27.07.2013
№216.012.5afe

Солнечный концентраторный модуль (варианты)

Изобретение относится к гелиотехнике. Солнечный концентраторный модуль согласно изобретению содержит приемник с двусторонней рабочей поверхностью, установленный в плоскости симметрии между фокальной осью концентратора и поверхностью концентратора, выполненного в виде зеркальных отражателей,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488915
Дата охранного документа: 27.07.2013
20.08.2013
№216.012.5fc2

Устройство и способ бесконтактной передачи электрической энергии на электротранспортное средство

Изобретение относится к области транспорта и может быть использовано для электропитания троллейбусов, электромобилей, трамваев, электротракторов, электровозов. В устройстве содержится источник энергии, преобразователь частоты, резонансный контур, повышающий резонансный высокочастотный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490146
Дата охранного документа: 20.08.2013
27.08.2013
№216.012.6399

Способ очистки сепараторов газоперекачивающих станций и устройство для его реализации

Изобретение относится к технологии очистки твердых поверхностей от органических загрязнений и может быть использовано для очистки сепараторов газоперекачивающих станций мультипликационного типа, предназначенных для очистки природного газа от механических примесей при транзите по магистральным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491134
Дата охранного документа: 27.08.2013
Показаны записи 1-10 из 126.
27.01.2013
№216.012.1fe9

Комплексная добавка к автомобильным бензинам

Изобретение относится к нефтепереработке и нефтехимии и может быть использовано для изготовления комплексной добавки к бензину. Комплексная добавка в автомобильный бензин вводится до 10 мас.% и представляет собой в мас.%: монометиланилин 15-18, метилбензоат 5-6, спирты в сумме 20-40, эфиры в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473670
Дата охранного документа: 27.01.2013
20.08.2013
№216.012.5fc2

Устройство и способ бесконтактной передачи электрической энергии на электротранспортное средство

Изобретение относится к области транспорта и может быть использовано для электропитания троллейбусов, электромобилей, трамваев, электротракторов, электровозов. В устройстве содержится источник энергии, преобразователь частоты, резонансный контур, повышающий резонансный высокочастотный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490146
Дата охранного документа: 20.08.2013
27.08.2013
№216.012.6399

Способ очистки сепараторов газоперекачивающих станций и устройство для его реализации

Изобретение относится к технологии очистки твердых поверхностей от органических загрязнений и может быть использовано для очистки сепараторов газоперекачивающих станций мультипликационного типа, предназначенных для очистки природного газа от механических примесей при транзите по магистральным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491134
Дата охранного документа: 27.08.2013
20.12.2013
№216.012.8ca1

Способ и устройство скоростного передвижения пассажирского поезда по однопутной железной дороге

Изобретение относится к транспортным системам. Способ скоростного передвижения пассажирского поезда по однопутной железной дороге заключается в том, что передвижение поезда осуществляют по однопутевому полотну, размещенному на опорах. Давление на несущие опоры и полотно определяют от 5-ти до...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002501684
Дата охранного документа: 20.12.2013
10.01.2014
№216.012.9539

Солнечный модуль с концентратором и способ его изготовления (варианты)

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к солнечным модулям с концентраторами для получения электрической и тепловой энергии. В солнечном модуле с концентратором, содержащем прозрачную фокусирующую призму с углом полного внутреннего отражения где n - коэффициент преломления материала...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503895
Дата охранного документа: 10.01.2014
27.01.2014
№216.012.9ca4

Устройство для визуализации акустического поля в оптически отражающей упругой поверхности

Изобретение может использоваться для неразрушающего контроля материалов. Устройство содержит лазер, делитель, первую и вторую линзы и последовательно соединенные генератор ультразвуковой частоты и пьезокерамический излучатель, находящийся в емкости, в которой также размещены на одной линии с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002505806
Дата охранного документа: 27.01.2014
10.03.2014
№216.012.aa99

Резонансный электрический конденсатор стребкова-подосинникова (варианты)

Изобретение относится к области электротехники, в частности к области резонансных высокочастотных электрических конденсаторов для преобразования и передачи электрической энергии. Технический результат заключается в снижении энергетических затрат на генерирование электромагнитных волн и потерь...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509388
Дата охранного документа: 10.03.2014
20.03.2014
№216.012.abe4

Способ и устройство для получения водорода из воды (варианты)

Изобретение относится к области химии. Согласно первому варианту для получения водорода железные стержни изолируют от стенок реактора 1 и подают на них высоковольтный потенциал от трансформатора Тесла 14. Реактор 1 заземляют и заполняют водой до образования разряда между железными электродами...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509719
Дата охранного документа: 20.03.2014
27.05.2014
№216.012.c99c

Резонансный усилитель мощности

Изобретение относится к электротехнике, в частности к резонансным преобразователям электрической энергии на основе резонансных усилителей мощности. Технический результат заключается в увеличении коэффициента усиления резонансного преобразователя до 2-10 и стабилизации величины коэффициента...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002517378
Дата охранного документа: 27.05.2014
10.06.2014
№216.012.cc92

Способ эндопротезирования тазобедренного сустава при врожденном вывихе бедра

Изобретение относится к области медицины, а именно к травматологии и ортопедии, и предназначено для использования при эндопротезировании тазобедренного сустава. Осуществляют хирургический доступ к тазобедренному суставу. Проводят остеотомию шейки с удалением головки. Устанавливают вертлужный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002518141
Дата охранного документа: 10.06.2014
+ добавить свой РИД