RU2829496C1 - Синхронный генератор с комбинированным возбуждением - Google Patents
Синхронный генератор с комбинированным возбуждением Download PDFInfo
- Publication number
- RU2829496C1 RU2829496C1 RU2024106263A RU2024106263A RU2829496C1 RU 2829496 C1 RU2829496 C1 RU 2829496C1 RU 2024106263 A RU2024106263 A RU 2024106263A RU 2024106263 A RU2024106263 A RU 2024106263A RU 2829496 C1 RU2829496 C1 RU 2829496C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- excitation
- poles
- winding
- stator
- pos
- Prior art date
Links
- 230000005284 excitation Effects 0.000 title claims abstract description 29
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 title claims abstract description 8
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 31
- 229910000976 Electrical steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 claims description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 abstract description 4
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 12
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 4
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к области электротехники, а именно, к электрическому синхронному генератору комбинированного возбуждения. Технический результат – обеспечение высоких энергетических показателей, уменьшение массогабаритных характеристик. Синхронный генератор с комбинированным возбуждением состоит из статора, набранного из листов электротехнической стали, на котором расположена обмотка, выполненная медным эмалированным проводом, и явнополюсного ротора, набранного из листов электротехнической стали. Особенностью изобретения является попарное чередование на роторе полюсов с электромагнитным возбуждением и полюсов с постоянными магнитами. При этом направление намагничивания рядом расположенных магнитов противоположное, а полюсов с электромагнитным возбуждением – знакопеременное. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области электротехники, а именно к электрическим машинам и может быть использовано в различных областях для преобразования механической энергии в электрическую, например, в генераторах транспортных средств.
Известна конструкция индукторного генератора с комбинированным возбуждением [1], которая содержит ротор с постоянными магнитами, статор с якорной обмоткой и неподвижную обмотку возбуждения. Магнитная система индукторного генератора конструктивно состоит из двух частей, последовательно расположенных в его корпусе на едином валу и объединенных общим статором с единой якорной обмоткой, причем первая часть магнитной системы выполнена с возбуждением от постоянных магнитов с нерегулируемым магнитным потоком, а вторая часть магнитной системы выполнена с электромагнитным возбуждением с возможностью регулирования магнитного потока. Общий статор разделен на три пакета статора, один из которых расположен в первой части магнитной системы индукторного генератора для замыкания магнитного потока, создаваемого постоянными магнитами, а два других пакета статора расположены во второй части магнитной системы индукторного генератора для замыкания магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения.
В данной конструкции можно выделить следующие недостатки: разделение общего статора на три части, что увеличивает трудоемкость изготовления изделия за счет увеличения количества сборочных единиц и сложности процесса укладки обмотки статора; наличие не использующейся меди обмотки между пакетами, что увеличивает осевую длину генератора, снижает коэффициент полезного действия за счет выделения потерь в части статорной обмотки, не использующейся для электромагнитного преобразования энергии и увеличивает массу изделия; использование половины объема, занимаемого индуктором для создания полезного магнитного потока, так как длина каждой из двух частей индуктора с электромагнитным возбуждением работает лишь на половине длины всего индуктора.
Так же, известна конструкция генератора переменного тока с комбинированным возбуждением [2], представляющая собой: статор, состоящий из двух шихтованных пакетов с многофазной обмоткой, впрессованных в массивный магнитопровод, неподвижную обмотку возбуждения, расположенную между шихтованными пакетами статора и ротор с укороченными полюсами.
К недостаткам приведенной конструкции можно также отнести: разделение общего статора на две части, что увеличивает трудоемкость изготовления изделия за счет увеличения количества сборочных единиц и сложности процесса укладки обмотки статора; наличие не использующейся меди обмотки между пакетами, что увеличивает осевую длину генератора, снижает коэффициент полезного действия за счет выделения потерь в части статорной обмотки, не использующейся для электромагнитного преобразования энергии и увеличивает массу изделия; а также низкий коэффициент использования внутреннего объема машины из-за дисковой конструкции генератора.
Наиболее близким по техническому решению является конструкция генератора с изменяющейся частотой вращения вала и комбинированным возбуждением [3], содержащий основной индуктор, включающий постоянный магнит, втулку из немагнитного материала, вал, кольцо-бандаж, составленное из частей магнитопроводящего и магнитнонепроводящего материала, дополнительный индуктор выполненный в виде магнитопровода, полюсный наконечник, обмотки возбуждения, контактные кольца, втулки из изоляционного материала, контактные щетки с соответствующими выводами, основную и дополнительную части магнитопровода статора, которые разделены между собой зазором.
Недостатками этой конструкции является: разделение общего статора на две части, что увеличивает трудоемкость изготовления изделия за счет увеличения количества сборочных единиц и сложности процесса укладки обмотки статора; наличие не использующейся меди обмотки между пакетами, что увеличивает осевую длину генератора, снижает коэффициент полезного действия за счет выделения потерь в части статорной обмотки, не использующейся для электромагнитного преобразования энергии и увеличивает массу изделия.
Техническим решением заявленного изобретения является обеспечение высоких энергетических показателей и уменьшение массогабаритных характеристик.
Технический результат достигается тем, что синхронный генератор с комбинированным возбуждением, состоящий из статора, набранного из листов электротехнической стали, на котором расположена обмотка, выполненная медным эмалированным проводом, и явнополюсного ротора, набранного из листов электротехнической стали, при этом имеющего попарное чередование полюсов с электромагнитным возбуждением и постоянными магнитами, причем направление намагничивания рядом расположенных магнитов противоположное, а полюсов с электромагнитным возбуждением знакопеременное.
Заявляемый синхронный генератор с комбинированным возбуждением обладает новизной в сравнении с мировыми общедоступными существующими техническими решениями, отличаясь от них осевой длиной активной части генератора и, как следствие, уменьшенными выделяемыми электрическими потерями, ввиду отсутствия неиспользуемых участков обмотки.
Изобретение может быть использовано в различных областях для преобразования механической энергии в электрическую, например, в генераторах транспортных средств, и соответствует критерию «промышленная применимость».
В синхронном генераторе с комбинированным возбуждением применяется ротор с магнитопроводом, объединяющий магнитные потоки постоянных магнитов и обмотки возбуждения. Ввиду широкого распространения и подробного теоретического описания симметричных магнитных систем, применение предлагаемого технического решения по объединению, в магнитопроводе одного индуктора, изменяющегося и неизменного, в процессе работы электромеханического преобразователя, магнитных полей является неочевидным и соответствует критерию «изобретательский уровень».
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами:
фиг. 1 - продольный разрез генератора;
фиг. 2 - индуктор.
На фиг. 1 изображен продольный разрез генератора. В корпусе поз.1 расположен пакет статора поз. 2 с обмоткой поз. 3. Пакет статора поз. 2 набран из листов электротехнической стали. В обмотке поз. 3 наводится ЭДС вращения магнитного потока, создаваемого индуктором поз. 4. Индуктор поз. 4, закреплен на валу поз. 9, который вращается в подшипниках поз. 5 и поз. 6, установленных в подшипниковых щитах поз. 7 и поз. 8, обеспечивающих равномерный и постоянный воздушный зазор между индуктором поз. 4 и пакетом статора поз. 2.
В качестве индуктора (фиг. 2) используется пакет ротора поз. 11, набранный из листов электротехнической стали, на полюсах которого размещены постоянные магниты поз. 10, намагниченные в радиальном направлении, и обмотка возбуждения, выполненная медным эмалированным проводом поз. 13. Для обеспечения возможности регулирования напряжения обмотки статора полюса индуктора попарно чередуются по способу создания магнитного потока. Так, два полюса выполнены с постоянными магнитами поз. 10, расположенными в предусмотренных отверстиях пакета ротора поз. 11, а два следующих по направлению вращения полюса выполнены с обмоткой возбуждения поз. 13, намотанной на полюс и запитываемой от внешнего источника посредством контактных колец поз. 12 (фиг. 1).
Синхронный генератор с комбинированным возбуждением работает следующим образом: часть индуктора создает магнитный поток нерегулируемой величины, другая часть индуктора создает магнитный поток регулируемой величины. При этом электродвижущая сила, наводимая в обмотке якоря магнитным потоком обмотки возбуждения, может как складываться с электродвижущей силой, наводимой магнитным потоком от постоянных магнитов, так и вычитаться из него, что увеличивает глубину регулирования напряжения обмотки якоря. Также существует возможность подбора количества пар полюсов с обмоткой возбуждения под требуемую глубину регулирования напряжения обмотки якоря, тем самым повышая коэффициент полезного действия генератора и уменьшая его массогабаритные показатели.
Заявляемое устройство экспериментально подтвердило возможность получения данного результата.
Источники информации:
1 Патент на полезную модель RU №165187 U1, МПК: H02K 19/16, дата подачи заявки 23.12.2015, дата публикации 10.10.2016.
2 Патент на изобретение RU №2439770 С1, МПК: H02K 19/16, H02K 21/14, H02K 1/27, дата подачи заявки 07.10.2010, дата публикации 10.01.2012.
3 Патент на изобретение RU №2680147 С1, МПК: Н02Р 9/14, Н02Р 9/30, H02K 19/36, H02K 21/04, дата подачи заявки 14.06.2018, дата публикации 18.02.2019.
Claims (1)
- Синхронный генератор с комбинированным возбуждением, состоящий из статора, набранного из листов электротехнической стали, на котором расположена обмотка, выполненная медным эмалированным проводом, и явнополюсного ротора, набранного из листов электротехнической стали, отличающийся тем, что ротор имеет попарное чередование полюсов с электромагнитным возбуждением и с постоянными магнитами, при этом направление намагничивания рядом расположенных магнитов противоположное, а полюсов с электромагнитным возбуждением – знакопеременное.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2829496C1 true RU2829496C1 (ru) | 2024-10-30 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2244996C1 (ru) * | 2003-07-31 | 2005-01-20 | Закрытое акционерное общество Научно-исследовательский институт "УРАЛМЕТ" | Генератор переменного тока |
| CN202034875U (zh) * | 2010-12-08 | 2011-11-09 | 余虹锦 | 一种复合励磁方式的永磁有刷交流同步发电机 |
| RU2439770C1 (ru) * | 2010-10-07 | 2012-01-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" | Генератор переменного тока с комбинированным возбуждением |
| CN105871147A (zh) * | 2016-05-11 | 2016-08-17 | 山东理工大学 | 带真空泵的凸极电磁与径向永磁复合励磁发电机 |
| RU165187U1 (ru) * | 2015-12-23 | 2016-10-10 | Акционерное общество "Технодинамика" | Индукторный генератор с комбинированным возбуждением |
| RU2680147C1 (ru) * | 2018-06-14 | 2019-02-18 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Способ стабилизации напряжения генератора с изменяющейся частотой вращения вала и комбинированным возбуждением |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2244996C1 (ru) * | 2003-07-31 | 2005-01-20 | Закрытое акционерное общество Научно-исследовательский институт "УРАЛМЕТ" | Генератор переменного тока |
| RU2439770C1 (ru) * | 2010-10-07 | 2012-01-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" | Генератор переменного тока с комбинированным возбуждением |
| CN202034875U (zh) * | 2010-12-08 | 2011-11-09 | 余虹锦 | 一种复合励磁方式的永磁有刷交流同步发电机 |
| RU165187U1 (ru) * | 2015-12-23 | 2016-10-10 | Акционерное общество "Технодинамика" | Индукторный генератор с комбинированным возбуждением |
| CN105871147A (zh) * | 2016-05-11 | 2016-08-17 | 山东理工大学 | 带真空泵的凸极电磁与径向永磁复合励磁发电机 |
| RU2680147C1 (ru) * | 2018-06-14 | 2019-02-18 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Способ стабилизации напряжения генератора с изменяющейся частотой вращения вала и комбинированным возбуждением |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10476362B2 (en) | Multi-tunnel electric motor/generator segment | |
| RU2450411C1 (ru) | Аксиальная двухвходовая бесконтактная электрическая машина-генератор | |
| CN108964396B (zh) | 定子分区式交替极混合励磁电机 | |
| US7902700B1 (en) | Low harmonic loss brushless motor | |
| JPS63140647A (ja) | 全磁束可逆可変リラクタンスブラシレス装置 | |
| CN103208893A (zh) | 感应励磁式混合励磁无刷同步电机 | |
| RU2402858C1 (ru) | Аксиальный бесконтактный генератор постоянного тока | |
| EP1560317A2 (en) | Brushless exciter with electromagnetically decoupled dual excitation systems for starter-generator applications | |
| RU2375807C1 (ru) | Вентильный электродвигатель с постоянными магнитами | |
| CN102005875B (zh) | 并列结构的无刷无附加气隙混合励磁同步发电机 | |
| CN110838779B (zh) | 一种混合励磁绕线转子及混合励磁绕线式同步电机 | |
| US2589999A (en) | Dynamoelectric machine | |
| RU2437201C1 (ru) | Бесконтактная электрическая машина с аксиальным возбуждением | |
| US20150022043A1 (en) | Electric motor | |
| US3629636A (en) | Alternators utilizing two-phase t-connected windings to get three-phase output | |
| US9831753B2 (en) | Switched reluctance permanent magnet motor | |
| RU2829496C1 (ru) | Синхронный генератор с комбинированным возбуждением | |
| CN201860232U (zh) | 无电励磁转子的并列结构混合励磁同步发电机 | |
| CN113437850B (zh) | 一种双定子单转子轴向磁通混合励磁电机 | |
| CN112787476B (zh) | 基于交替极转子的集成式直流感应混合励磁无刷电机 | |
| RU2246167C1 (ru) | Торцевая электрическая машина | |
| WO2002009260A1 (en) | A permanent magnet ac machine | |
| RU207794U1 (ru) | Синхронная электрическая машина торцевого типа | |
| CN113507176A (zh) | 一种转子多槽型感应励磁式混合励磁电机 | |
| RU2085010C1 (ru) | Индукторная электрическая машина |