BG112121A

BG112121A - MULTI-ROTOR ELECTRIC CURRENT GENERATOR WITH BUILT-IN ELECTRIC MOTOR

Info

Publication number: BG112121A
Application number: BG112121A
Authority: BG
Inventors: Атанас Гарвалов; Христов Гарвалов Атанас
Original assignee: "Енерсет Електрик" Еоод; „Репласт Рециклиране“ Еоод
Priority date: 2015-10-20
Filing date: 2015-10-20
Publication date: 2017-04-28

Abstract

Изобретението се отнася до генератор с постоянни магнити за производство на електрически ток, който се задвижва от електромотор вграден в него. Генераторът се изработва от най-малко два ротора разположени концентрично на най-малко един статор. Двата ротора са фиксирани неподвижно един спрямо друг като по този начин се осигурява по-висока плътност на магнитния поток, което увеличава производителността на генератора като запазва размерите на генератор с един ротор и един статор. Състои се от основа, (8) в който е монтиран статор (6) посредством болтове (13) на генератора и статор (11) на електромотор. На статора са навити вертикални намотки (7), концентрично на които е разположени магнитопроводи с цилиндрична форма (2) и (3), на който са монтирани множество постоянни магнити (4) и (5), свързани посредством ротор (1) и магнити на електромотор (1 О) с ос (9) към лагер (12).The invention relates to a generator with permanent magnets for the production of electric current which is driven by an electric motor embedded therein. The generator is manufactured from at least two rotors located concentrically on at least one stator. The two rotors are fixed immovably relative to each other, thereby providing higher magnetic flux density, which increases the generator's performance by keeping the dimensions of a single rotor and a stator generator. It consists of a base (8) in which a stator (6) is mounted by means of bolts (13) of the generator and a stator (11) of an electric motor. Vertical windings (7) are coiled on the stator, concentrically arranged on cylindrical form (2) and (3), on which are mounted a plurality of permanent magnets (4) and (5) connected by means of a rotor of an electric motor (10) with an axis (9) to a bearing (12).

Description

МУЛТИРОТОРЕН ГЕНЕРАТОР НА ЕЛЕКТРИЧЕСКИ ТОКMULTI ROTARY ELECTRICITY GENERATOR

С ВГРАДЕН ЕЛЕКТРОМОТОРWITH BUILT-IN ELECTRIC MOTOR

ОБЛАСТ НА ТЕХНИКАТАFIELD OF THE INVENTION

С Изобретението се отнася до многороторен генератор на електрически ток с постоянни магнити и вграден електромотор.Намира приложение за производство на електроенергия с прецизна точност на напрежението и честотата чрез регулиране на оборотите на вградения електромотор. Използва се в 15 промишлеността за захранване на промишлени предприятия,малки производства,битови нужди,мобилни генератори,задвижване на самоходни транспортни средства,зарядни станции,задвижване на локомотиви,кораби и авиоиндустрията. В по-малки размери генераторът може да се монтира в електромобили и други превозни средства.The invention relates to a multi-rotor electric current generator with permanent magnets and a built-in electric motor. It is used for the production of electricity with precise accuracy of voltage and frequency by regulating the speed of the built-in electric motor. It is used in 15 industries for power supply of industrial enterprises, small productions, household needs, mobile generators, propulsion of self-propelled vehicles, charging stations, propulsion of locomotives, ships and the aviation industry. In smaller sizes, the generator can be installed in electric vehicles and other vehicles.

ПРЕДШЕСТВАЩО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХНИКАТА оBACKGROUND OF THE INVENTION Fr.

Известен е генератор на електрически ток, състоящ се от статор с намотки 25 от меден проводник, в който е разположен ротор с постоянни магнити с разположение на оста вертикално или хоризонтално. Ротора на електромотора е свързан с ротора на генератора посредством мека връзка или директно куплиран.An electric current generator is known, consisting of a stator with windings 25 of copper conductor, in which a rotor with permanent magnets is arranged with the axis arranged vertically or horizontally. The rotor of the electric motor is connected to the rotor of the generator by means of a soft connection or directly coupled.

Известен е мотор-генератор от US 6,541,887 В2, който включва корпус 1, в който са поместени ротор 3 и статор 4 с две статорни намотки 8 на генератора, зо Роторът на генератора има ос 2, на която е монтиран многополюсен постоянен магнитен елемент. Статорът на електромотора има две статорни намотки и е разположен аксиално в двата противоположни края на ротора на генератора. Чрез регулиране на магнитната индукция в статорните намотки на електромотора, се ··· ··· · · 2.................A motor-generator of US 6,541,887 B2 is known, which includes a housing 1 in which a rotor 3 and a stator 4 with two stator windings 8 of the generator are housed. The generator rotor has an axis 2 on which a multipole permanent magnetic element is mounted. The stator of the electric motor has two stator windings and is located axially at the two opposite ends of the rotor of the generator. By regulating the magnetic induction in the stator windings of the electric motor, ··· ··· · · 2 .................

контролират оборотите на ротора на генератора, което дава възможност да се регулира необходимото напрежение и честота на тока произведен от генератора.control the speed of the generator rotor, which makes it possible to regulate the required voltage and frequency of the current produced by the generator.

При известния мотор-генератор размерът на статорните намотки на електромотора е в пъти по-малък от размера на ротора на генератора. Постоянните 5 магнити в ротора са с дължина равна на дължината на статорните намотки на генератора. Те не достигат до статорните намотки на електромотора което прави електромотора не ефективен. За да завърти ротора електромотора използва магнитни вълни от постоянните магнити които се разпространяват по магнитопровод. Липсата на директен контакт на статора на електромотора с 10 постоянните магнити намалява многократно въртящия момент на електромотора и прави генератора не ефективен.Мотор-генератора разполага само с един ротор и един статор което намалява въртящия момент в сравнение с мултироторни машини.With a known motor-generator, the size of the stator windings of the electric motor is many times smaller than the size of the rotor of the generator. The permanent 5 magnets in the rotor have a length equal to the length of the stator windings of the generator. They do not reach the stator windings of the electric motor, which makes the electric motor inefficient. To rotate the rotor, the electric motor uses magnetic waves from permanent magnets that propagate through a magnetic circuit. The lack of direct contact of the stator of the electric motor with 10 permanent magnets reduces the torque of the electric motor many times and makes the generator inefficient. The motor-generator has only one rotor and one stator which reduces the torque compared to multirotor machines.

При известния мотор-генератор статорните намотки са с концентрични 15 бобини разположени по външния и вътрешния диаметър на статора. Тази конструкция на статора не позволява тороидално разположение на намотките. При включване на товар към генератора в статора се създават вихрови токове които задържат ротора и правят генератора слабо ефективен.Статора на посочения генератор позволява разположение на магнитите само в конфигурация S/N.In a known motor-generator, the stator windings have concentric 15 coils located along the outer and inner diameters of the stator. This design of the stator does not allow toroidal arrangement of the windings. When a load is connected to the generator in the stator, eddy currents are created which hold the rotor and make the generator less efficient. The stator of the specified generator allows the placement of the magnets only in the S / N configuration.

ТЕХНИЧЕСКА СЪЩНОСТTECHNICAL ESSENCE

Задачата на изобретението е да се създаде генератор на електрически ток с увеличена мощност и подобрен cos φ, като се намали кинетичната енергия 25 необходима за задвижване на ротора и се намалят размерите на генератора. Тази задача се решава с многороторен генератор на електрически ток с постоянни магнити и вграден електромотор фиг 1, включващ основа (8), на която е монтиран статор (6) посредством болтове (13) и ротор (1),в който са монтирани постоянни магнити (10) от вътрешната страна на магнитопровод (3) които са ротор на зо електромотор и статор на електромотор (11).Горния край на ос (9) е монтирана неподвижно в ротор (1 ),а долния край е поставен в лагер (12) който е монтиран в основа (8).The object of the invention is to provide an electric current generator with increased power and improved cos φ by reducing the kinetic energy 25 required to drive the rotor and reducing the size of the generator. This problem is solved by a multi-rotor electric current generator with permanent magnets and a built-in electric motor Fig. 1, including a base (8) on which a stator (6) is mounted by means of bolts (13) and a rotor (1) in which permanent magnets are mounted. (10) on the inside of the magnetic circuit (3) which are the rotor of the electric motor and the stator of the electric motor (11). The upper end of the shaft (9) is fixed in the rotor (1) and the lower end is placed in a bearing (12 ) which is mounted in the base (8).

Роторът (1) на генератора е изграден от множество постоянни магнити (4) и (5) разположени на магнитопроводи (2) и (3) по външния и вътрешния диаметър на статора на генератора, които индуцират напрежение в намотките (7) по вътрешния и външния диаметър на статора.Намотките на статора могат да бъдат тороидални,концентрични,бобина с диаметрална стъпка, бобина със скъсена стъпка,S- образни и други.Статора на генератора е съставен от канали в които се 5 поставят намотките.Каналите на статора могат да бъдат с различна форма,прави или наклонени.The rotor (1) of the generator is composed of a number of permanent magnets (4) and (5) located on magnetic conductors (2) and (3) along the outer and inner diameters of the stator of the generator, which induce voltage in the windings (7) on the inner and the outer diameter of the stator. The stator windings can be toroidal, concentric, coil with a diametrical step, coil with a shortened step, S-shaped and others. be of different shape, straight or inclined.

Съгласно изобретението на основата (8) на генератора е монтиран статор (6) посредством болтове (13) с намотки (7) и статор на електромотор (11), като ротор (1) на генератора е разположен концентрично на статора на генератора (6) и на ю статора на електромотора (11),като е свързан към ос (9), на която горния край е монтиран неподвижно в горната част на ротора. Роторът на генератора има наймалко два магнитопровода на които са поставени постоянни магнити.According to the invention, a stator (6) is mounted on the base of the generator by means of bolts (13) with windings (7) and a stator of an electric motor (11), the rotor (1) of the generator being located concentrically on the stator of the generator (6). and on the stator of the electric motor (11), being connected to an axis (9) on which the upper end is fixedly mounted in the upper part of the rotor. The rotor of the generator has at least two magnetic conductors on which permanent magnets are placed.

Съгласно вариантно изпълнение на изобретението, роторът на генератора има най-малко два магнитопровода,разположени концентрично на които са 15 поставени постоянни магнити които индуцират електродвижещо напрежение в намотките на най-малко един статор.According to a variant embodiment of the invention, the rotor of the generator has at least two magnetic conductors arranged concentrically on which 15 permanent magnets are placed which induce an electromotive voltage in the windings of at least one stator.

Съгласно друго вариантно изпълнение на изобретението,в ротора на генератора с постоянни магнити е монтиран концентрично статор на електромотор и постоянни магнити по малкия диаметър на вътрешния магнитопровод.According to another variant embodiment of the invention, a stator of an electric motor and permanent magnets along the small diameter of the inner magnetic circuit are concentrically mounted in the rotor of the generator with permanent magnets.

Съгласно друго вариантно изпълнение на изобретението статора на електромотора е поставен над или под статора на генератора,като постоянните магнити на електромотора са разположени на външния или вътрешния магнитопровод фиг.6.According to another variant embodiment of the invention, the stator of the electric motor is placed above or below the stator of the generator, the permanent magnets of the electric motor being located on the outer or inner magnetic conductor of Fig. 6.

Съгласно друго вариантно изпълнение на изобретението статора на 25 електромотора е поставен от горна и долната страна на статора на генератора,като постоянните магнити на електромотора са разположени концентрично по външния или вътрешния диаметър на магнитопровода фиг.7.According to another variant embodiment of the invention, the stator of the 25 electric motor is placed on the upper and lower side of the stator of the generator, the permanent magnets of the electric motor being arranged concentrically along the outer or inner diameter of the magnetic conductor.

Съгласно друго вариантно изпълнение на изобретението,ротора може да има N на брои магнитопроводи на които се поставят постоянните магнити с N на зо брой статори разположени между тях фиг 3.According to another variant embodiment of the invention, the rotor may have N of the number of magnetic conductors on which the permanent magnets are placed with N per number of stators located between them in Fig. 3.

Съгласно друго вариантно изпълнение на изобретението,магнитите могат да бъдат разположени по външния или вътрешния диаметър на магнитопровода,по хордата на магнитопровода,както и вградени в него под различен ъгъл и форма фиг.2 <3.4*·*According to another variant embodiment of the invention, the magnets can be located on the outer or inner diameter of the magnetic conductor, on the chord of the magnetic conductor, as well as embedded in it at different angles and shapes Fig.2 <3.4 * · *

4.................4 .................

Разположението на магнитите по ротора може да бъде S/N или S/S фиг.З.The arrangement of the magnets on the rotor can be S / N or S / S fig.Z.

Съгласно друго вариантно изпълнение на изобретението,могат да се поставят самостоятелни намотки от вътрешната и от външната страна на статора които да работят едната като генератор,а другата като електромотор.According to another variant embodiment of the invention, separate windings can be placed on the inside and outside of the stator to operate one as a generator and the other as an electric motor.

Съгласно друго вариантно изпълнение на изобретението, статора на генератора може да бъде изпълнен с наклонени фиг 4 и прави канали фиг.5.According to another variant embodiment of the invention, the stator of the generator can be made with inclined Fig. 4 and straight channels Fig. 5.

Описаната конструкция дава възможност да се произвежда електрически ток като се преобразува кинетичната енергия в електрическа.The described construction makes it possible to produce electric current by converting kinetic energy into electric energy.

ОПИСАНИЕ НА ФИГУРИТЕDESCRIPTION OF THE FIGURES

На фигура 1 е показана аксонометрия на мултироторен генератор на електрически ток с постоянни магнити.Figure 1 shows an axonometry of a multi-rotor generator of electric current with permanent magnets.

На фигура 2 са показани конфигурации и форми на магнитите монтирани в ротора 15 на генератора.Figure 2 shows the configurations and shapes of the magnets mounted in the rotor 15 of the generator.

На фигура 3 е показан магнитния поток на генератора при конфигурация на магнитите S/N и S/S.Figure 3 shows the magnetic flux of the generator in the configuration of the S / N and S / S magnets.

На фигура 4 е показан хоризонтален разрез на генератор с наклонени канали на статора.Figure 4 shows a horizontal section of a generator with inclined stator channels.

На фигура 5 е показан хоризонтален разрез на генератор с прави канали на статора.Figure 5 shows a horizontal section of a generator with straight channels of the stator.

На фигура 6 е показана аксонометрия на мултироторен генератор на електрически ток с постоянни магнити и електромотор,статора на който е поставен над или под статора на генертора.Figure 6 shows an axonometry of a multi-rotor electric generator with permanent magnets and an electric motor, the stator of which is placed above or below the stator of the generator.

На фигура 7 е показан аксонометрия на мултироторен генератор на електрически ток с постоянни магнити и електромотор,статора на който е поставен над и под статора на генератора.Figure 7 shows an axonometry of a multi-rotor electric generator with permanent magnets and an electric motor, the stator of which is placed above and below the stator of the generator.

ПРИМЕРНО ИЗПЪЛНЕНИЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТОEXAMPLE EMBODIMENT OF THE INVENTION

Позовавайки се на фигура 1 генераторът на електрически ток с постоянни магнити и вграден електромотор ,включва ротор (1),на който се монтират вътрешен (3) и външен магнитопровод (2) на които са поставени множество постоянни магнити (4) и (5) и магнити (10) които са монтирани по малкия диаметър на вътрешния магнитопровод. Между външния и вътрешния магнитопровод (2) и (3) ю концентрично се монтира статор (6) на генератора на който са навиват медни намотки (7).Статор (11) на електромотора е монтиран върху цилиндрична основа която е част от основата (8) на генератора с постоянни магнити. Статор (6),на генератора се монтира към основа (8) посредством болтове (13).Referring to Figure 1, the generator of electric current with permanent magnets and built-in electric motor includes a rotor (1) on which are mounted an inner (3) and an outer magnetic conductor (2) on which are placed a plurality of permanent magnets (4) and (5) and magnets (10) which are mounted along the small diameter of the inner magnetic conductor. A stator (6) of the generator on which the copper windings (7) are wound is concentrically mounted between the outer and inner magnetic conductors (2) and (3). The stator (11) of the electric motor is mounted on a cylindrical base which is part of the base (8). ) of the permanent magnet generator. The stator (6) of the generator is mounted to the base (8) by means of bolts (13).

На ротор (1) на генератора е пресована неподвижно ос (9), чиито долен край 15 е поставен в лагер (12) който е монтиран в основата (8).On the rotor (1) of the generator is pressed fixed axis (9), the lower end of which is placed in a bearing (12) which is mounted in the base (8).

Съгласно посочения вариант на изпълнение на изобретението ротора е с два магнитопровода (2) и (3) разположени концентрично на статор (6).According to said embodiment of the invention, the rotor has two magnetic conductors (2) and (3) arranged concentrically on the stator (6).

Съгласно друго вариантно изпълнение на изобретението електромотора е разположен върху или под статора на генератора.According to another variant embodiment of the invention, the electric motor is located on or under the stator of the generator.

Съгласно друго вариантно изпълнение на изобретението електромотора е разположен в горната и долната част на статора на генератора.According to another variant embodiment of the invention, the electric motor is located in the upper and lower part of the stator of the generator.

Съгласно друго вариантно изпълнение на изобретението магнитопроводите и статора са N на брой.According to another variant embodiment of the invention, the magnetic conductors and the stator are N in number.

Генераторът се изработва от най-малко два ротора разположен 25 концентричо на най-малко един статор.Двата ротора са фиксирани неподвижно един спрямо друг като по този начин се осигурява по-висока плътност на магнитния поток,което увеличава производителността на генератора като запазва размерите на генератор с един ротор и един статор.The generator is made of at least two rotors located 25 concentrically on at least one stator. The two rotors are fixed to each other, thus providing a higher magnetic flux density, which increases the performance of the generator while maintaining the size of the generator with one rotor and one stator.

• · · ··· · · 6.................• · · ··· · · 6 .................

ИЗПОЛЗВАНЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТОUSE OF THE INVENTION

При подаване на напрежение към статорните намотки на електромотора 5 се генерира магнитен поток който чрез статора (11) на електромотора контактува с магнитния поток от постоянните магнити (10),които са поставени от вътрешната страна на магниторповод (3) и завърта ротор (1) който е и ротор на генератора. При завъртане на ротор (1) от електромотора, магнитното поле от постоянните магнити (4) и (5) пресича перпендикулярно намотките (7) на статор (6) и генерира ю електродвижещо напрежение. Намира приложение за производство на електроенергия чрез задвижване от електромотора вграден в него. Използва се в промишлеността за захранване на промишлени предприятия, малки производства, битови нужди, мобилни генератори,задвижване на самоходни транспортни средства, заряди и станции, задвижване на локомотиви, кораби и авио- индустрията. В по-малки размери генераторът може да се монтира в електромобили и други превозни средства.When voltage is applied to the stator windings of the electric motor 5, a magnetic flux is generated which through the stator (11) of the electric motor contacts the magnetic flux of the permanent magnets (10), which are placed on the inside of the magnetic conductor (3) and rotates the rotor (1). which is also the rotor of the generator. When the rotor (1) is rotated by the electric motor, the magnetic field of the permanent magnets (4) and (5) intersects the windings (7) of the stator (6) perpendicularly and generates an electromotive voltage. It is used for the production of electricity by a drive from the electric motor built into it. It is used in industry for power supply of industrial enterprises, small productions, household needs, mobile generators, propulsion of self-propelled vehicles, charges and stations, propulsion of locomotives, ships and the aviation industry. In smaller sizes, the generator can be installed in electric vehicles and other vehicles.

Claims

PATENT CLAIMS

1. Electric current generator with permanent magnets and built-in 5 an electric motor comprising a base (8) to which at least one stator (6) is mounted, against which at least two magnetic conductors (2) and (3) are arranged concentrically with magnets (4) and (5) and permanent magnets (10) of an electric motor united in a common rotor (1). characterized in that the rotor of the permanent magnet generator (1) is also the rotor of an electric motor 10 15 which drives the rotor of the generator. It consists of at least two magnetic conductors (2) and (3) and permanent magnets (10) of an electric motor. Magnets (4) and (5) are arranged concentrically along the outer and inner diameters of at least one stator (6) of which are wound coils (7).

2. Electric current generator according to claim 1, characterized in that the rotor (1) consists of N number of concentric segments (magnetic conductors) (2) and (3) on which are placed N number of magnets which induce voltage in windings (7) on the outer and inner diameter 20 of N number of stators (6) located between them.

3. Electric current generator according to claim 1, characterized in that a rotor with N number of segments (magnetic conductors) on which N number of magnets with different shape and manner of 25 location.

4. Electric current generator according to claim 1, characterized in that the stator with N number of channels arranged straight or inclined windings of different shape and manner of winding 30 arranged, toroidal, concentric, coil with diametrical step, coil with shortened step and S-shaped, forming N number of phases.

··· ··· · ·

8 .................

Electric current generator with permanent magnets according to claim

1, characterized in that the rotor of the generator is also a rotor of the electric motor.

5

A permanent magnet electric current generator according to claim

1, characterized in that a concentrino rotor of an electric motor is built into the rotor of the generator.

Permanent magnet electric current generator according to Claim 10 1, characterized in that the stator of the electric motor is placed above the stator of the generator.

Permanent magnet electric current generator according to claim 1, characterized in that the stator of the electric motor is placed 15 under the stator of the generator.

Permanent magnet electric current generator according to Claim 1, characterized in that the stator of the electric motor is placed above and below the stator of the generator.