Генератор без магнитов: ПАРАДОКС МОТОРА — ГЕНЕРАТОР БЕЗ МАГНИТОВ | Дмитрий Компанец

Содержание

ПАРАДОКС МОТОРА — ГЕНЕРАТОР БЕЗ МАГНИТОВ | Дмитрий Компанец

Мотор без магнитов генерирует ток

Мотор без магнитов генерирует ток

Вы можете себе представить, что асинхронный бесколлекторный двигатель может генерировать ток !?!

Как ни парадоксально, Но Асинхронный двигатель переменного тока, не имеющий в своей конструкции постоянных магнитов, способен вырабатывать электроток и при этом не такой уж маленький. Для генерации такому мотору не нужен редуктор, В двигателе отсутствует залипание характерное для DC моторов с постоянными магнитами и даже вращаясь по инерции он способен питать током пару светодиодов.

Как происходит генерация в таких моторах я пока не знаю и не понимаю — Это для меня ПАРАДОКС !

После видео в котором Асинхронный мотор зажигает светодиоды при вращении пальцем, я решил проверить свою коллекцию разных Асинхронных двигателей на способность к генерации тока. Моторы у меня очень разные и кое какие выводы я уже для себя сделал.

Да! Я знаю, что в электростанциях генераторы не имеют постоянных магнитов, — там используются обмотки самовозбуждения, которые запускаются внешним источником электричества и , только после этого, генератор начинает вырабатывать ток и запитывать все свои контуры самостоятельно. Но в моем случае внешних источников питания нет ! Откуда генерация ???

Не все Асинхронники способны эффективно генерировать ток, лучше всего себя проявили Советские моторы со стальными роторами. При этом намагничивание и попытки подключения конденсаторов к катушкам и батареек особого эффекта не дали.
Без конденсаторов и намагничивания моторы более эффективно генерировали ток при проворачивании ротора.

Ну как нам без экспериментов!!!

Электрический генератор без торможения вращению.: rakarskiy — LiveJournal

В наш 21 век, электричество это энергия цивилизации. Чтобы его получить, используются в 98% случаев электромеханические альтернаторы/генераторы. 

генераторы электростанций с паровыми турбинами.

В принципе, конструктив синхронного электрогенератора, свою конструкцию не меняет с конца 19 века.  Неподвижный статор с фазными обмотками (внутренний или внешний) и подвижный электромагнитный  ротор (внутренний или внешний). Возбуждение практически всех промышленных электрогенераторов электромагнитное. Более простые модели, супер малого класса,  используют возбуждение постоянными магнитами. 

Этот коструктив принадлежит английскому ученому Джорджу Форбсу (1849-1936) — шотландский инженер-электрик, астроному, исследователю, автору и изобретателю. Некоторые из изобретений, которого используются до сих пор. Вы наверно будете удивлены, но на первой, самой крупной электростанции Адамса (Ниагарская ГЭС),  были установлены именно его генераторы по принципу «зонтик» в внешним вращающимся ротором (полем). Этими генераторами, заменили проблемные генераторы Николы Теслы, которые из-за несовершенного узла токосъемных колец с медными щетками, постоянно возгорались. Форбс так же изобретатель углеродных щеток для электро механизмов.

Схема Генератора Форбса и фотография установленных генераторов на Ниагарской ГЭС Адамса

У данных генераторов есть существенный недостаток, это электромагнитный момент машины, который формируется в момент индукции тока в обмотке фазы. Если простым языком, в метрике мощности, то при индукции 1 кВт электрической мощности, на валу генератора,  возникает механическая мощность торможения приводного двигателя, равная минимально 1,2 кВт.  Особенность данных генераторов в том, что они генерируют переменный ток, близкой к синусоиде. Их возможно подключить к электросистеме, и что очень важно, через  трансформацию напряжения, подключить конечного потребителя промышленного или бытового. 

Чтобы создать установку электромеханического преобразования с коэффициентом эффективности большей единицы, необходимо иметь мотор у которого показатель ввода электрической мощности значительно ниже выхода механической мощности на валу. Мы это вопрос рассматривать не будем. Рассмотрим вариант генератора у которого электромагнитный момент сведен к минимуму, а мощность соответствующая. 

Смотрим ролик:

 Этот генератор парня из Индонезии по имени Сяир Путра (Syair Putra). 

схемы рисунки конструкции эпюры конструкции несущие элементы конструкции и обмотка статора
Energy extra it is already contained in this generator , an example of the conventional 10kVA generator exciter coil simply enter a power of 320W to the rotor coil that will transform it into magnetic energy , then the rotor will rotate at a speed of 1500rpm and voltage of 220v , when the generator without load you can play it only with 10kVA generator 0.75kva tenga ( 1hp ) , but when the generators will increasingly heavy burden , it happens because their effect obtaining lenz law the opposite direction and cause the rotor need more torque remedy, when the generator is not given load changes that occur in the stator poles are very large iron from the input , so I created a new generator that has a specially design , which can drain the effect lenz law to a different angle , fixed rotor induction of entry and large sngat and induction occurs when burdened can be streamed to the other , a simple example In the generator market : you 're running from the point A to C and in the middle there is a point B when you approach the corner b your winds buffeted the opposite and when you pass you drawn , you definitely hard right to mencpai to the dot C , but on my generator that does not happen because there are no barriers negtif style was diverted towards the other is not destroyed and energy lenz law remains.

Перевод: Дополнительная энергия уже содержится в этом генераторе , пример обычной катушки возбудителя традиционного генератора 10 кВА, просто введите мощность 320 Вт в катушку ротора , которая преобразует ее в магнитную энергию , когда ротор будет вращаться со скоростью 1500 об / мин и напряжением 220 В , когда генератор вращается без нагрузки, вы можете воспроизводить его только генератором 10 кВА с мотором  0,75 кВА ( 1 л. с.). Но когда генераторы будут все более тяжелыми к вращению (подключены к нагрузке), это происходит из-за того, что их эффект получения закона Ленца противоположен и вызывает необходимость в роторе большего крутящего момента. Когда генератору не задана нагрузка , изменения , происходящие в полюсах статора , очень велики , железо от входа. 

Поэтому я создал новый генератор, который имеет специальную конструкцию, которая может уменьшить эффект закона Ленца под другим углом, фиксированная индукция входа ротора и большой снгат, и индукция возникает, когда нагрузка может передаваться на другой. Простой пример: На рынке генераторов : вы бежите из точки А в С, и в середине есть точка В, когда вы приближаетесь к углу в, ваши ветры бьются противоположно, и когда вы проходите, вы рисуете , вы определенно имеете право на mencpai до точки C , но на моем генераторе этого не происходит, потому что нет никаких препятствий, если стиль был перенаправлен в сторону другого, не разрушается, и закон Ленца энергии остается

.

Парень хотел вероятно объяснить, что электромагнитный момент сведен к минимуму. К сожалению  кроме этого видео, которое было удалено с канала автора, схемы и объяснения автора более по данной конструкции нет. 

Перекрытие или замыкание магнитного потока подвижными шторками, не ново и так: 

Джон У. ЭКЛИН  

Патент США № 3,879,622 ( 1975-04-22 )  [Google_patent]

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ

Классификация: — международная: H02K53/00; H02K53/00; (IPC1-7): H02K7/06;- европейский: H02K53/00

Абстрактный — Двигатель с постоянными магнитами в одном варианте осуществления использует пружинно-смещенный возвратно-поступательный намагничиваемый элемент , расположенный между двумя постоянными магнитами. Магнитные экраны в виде вращающихся заслонок расположены между каждым постоянным магнитом и возвратно-поступательным элементом для попеременного экранирования и воздействия на элемент магнитного поля, тем самым производя возвратно-поступательное движение. Во втором варианте осуществления используется пара возвратно-поступательных пружинных постоянных магнитов со смежными подобными магнитными полюсами, разделенными магнитным экраном который попеременно обнажает и защищает подобные полюса от отталкивающих сил их магнитных полей.

Предыстория изобретения

Данное изобретение относится к использованию энергии, накопленной в полях постоянных магнитов. Эта энергия используется в первичных двигателях, способных производить работу без добавления энергии из внешнего источника.

В настоящее время мир сталкивается с кризисом, вызванным нехваткой источников энергии. Людей повсюду просят экономить энергию всеми возможными способами. И ученые усердно ищут новые источники энергии и способы более эффективного использования традиционных источников.

Электромагнитная энергия известна и используется во всем мире в бесчисленных приложениях. Постоянные магниты сыграли большую роль в развитии и использовании электромагнитной энергии, но в качестве первичного источника энергии потенциальная энергия, существующая в поле постоянного магнита, никогда не использовалась. Целью настоящего изобретения является создание двигателя с постоянными магнитами, который производит возвратно -поступательное движение. Произведенное таким образом возвратно-поступательное движение может быть преобразовано к вращательному движению обычными механизмами по желанию.

Краткое описание изобретения

Изобретение использует свойства притяжения и отталкивания магнитных полей постоянных магнитов для создания возвратно-поступательного движения в элементе из намагничиваемого материала. В первом варианте осуществления изобретения используется пара постоянных магнитов, расположенных на расстоянии друг от друга вдоль общей оси. Вдоль общей оси между постоянными магнитами установлен подпружиненный намагничиваемый элемент. Вращающийся затвор из магнитного экранирующего материала установлен между подпружиненными намагничиваемый элемент и каждый постоянный магнит. Когда заслонки вращаются, чтобы выставить и экранировать, в попеременной последовательности, намагничиваемый элемент от магнитных полей постоянных магнитов, намагничиваемый элемент заставляет возвратно-поступательное движение вдоль общей оси между постоянными магнитами. Возвратно -поступательное движение элемента может быть преобразовано в полезную работу обычными механизмами.

Во втором варианте используется пара постоянных магнитов , установленных с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль общей оси. Магниты подпружинены в смежных положениях с аналогичными магнитными полюсами, обращенными друг к другу, Магнитный экранирующий затвор перемещается внутрь и наружу между обращенными магнитными полюсами, чтобы заставить постоянные магниты отталкиваться друг от друга против действия пружины для создания возвратно-поступательного движения.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 представляет собой схематический вид одного варианта двигателя с постоянными магнитами, сконструированного в соответствии с настоящим изобретением.;

На рис. 2 представлен план одной из поворотных заслонок, используемых в качестве магнитного экрана в устройстве на рис. 1;

На фиг. 3 представлен схематический вид второго варианта осуществления изобретения с установленным магнитным экраном; и

На рис. 4 представлен схематический вид устройства на рис. 3 с магнитным экраном, снятым между постоянными магнитами.

Описание предпочтительных вариантов осуществления

Изобретение будет легче понять, обратившись к рисунку 1, который представляет собой схематический вид первой формы изобретения, которая может использовать либо притяжение, либо отталкивание магнитных полей для создания возвратно-поступательного движения в первичном двигателе. Пара постоянных магнитов 1 и 3 расположены на расстоянии друг от друга с намагничиваемым элементом 5 расположен между ними. Элемент 5 показан с соединенными с ним рычагами 7 и 9. Рычаг 7 также соединен с приводным звеном 11 который предусмотрен для преобразования возвратно-поступательного движения элемента 5 к вращательному движению посредством эксцентрикового соединения с круговым элементом 13.

Элемент 5 подпружинен в положении, показанном с помощью пружин 15, 17, 19 и 21. Смещающие звенья 23 и 25 соединяют рычаги 7 и 9 к весенним членам.

Пара вращающихся элементов 27 и 29 затвора установлена на валу 31, который концентричен общей оси постоянных магнитов 1 и 3 и намагничиваемого элемента 5. Вал 31 приводится в движение подходящим устройством, таким как двигатель 33, показанный на рисунке.

На рис 2 показан план поворотного затвора 27 показанного на рис 1. Затвор 27 содержит вырезные участки 35 и 37 и участки 39 и 41 из магнитного экранирующего материала. Положения магнитных экранирующих частей жалюзи 27 и 29 смещены друг от друга на 90 градусов, так что, когда жалюзи 27 обнажают полюсные части постоянного магнита 1, жалюзи 29 экранируют полюсные части постоянного магнита 3.

В работе электродвигателя 33 вращается вал 31 и прикрепленные к нему поворотные заслонки 27 и 29. При воздействии полюсных наконечников одного из постоянных магнитов к нему притягивается намагничиваемый элемент 5, так как в то же время полюсные наконечники другого постоянного магнита будут экранированы. По мере того как затвор продолжает вращаться, полюсные наконечники каждого магнита будут попеременно выставляться и экранироваться, заставляя намагничиваемый элемент 5 совершать возвратно-поступательные движения между постоянными магнитами с помощь со стороны смещающих пружин, одна пара которых будет сжиматься, а другая-натягиваться. Круговое колесо 13 служит средством отбора мощности и преобразует возвратно-поступательное движение намагничиваемого элемента 5 в круговое движение вращения вала.

Альтернативное расположение может быть достигнуто в устройстве на рис. 1 путем замены намагничиваемого элемента постоянным 5. В этом случае магнит должен был бы быть ориентирован так, чтобы подобные магнитные полюса всегда находились рядом друг с другом. Устройство будет работать за счет отталкивающих свойств подобных магнитных полюсов , при этом возвратно-поступательный элемент 5 будет отталкиваться магнитными силами, когда вращающийся затвор откроет полюсные части.

Рисунки 3 и 4 иллюстрируют второй вариант изобретения , использующий свойство магнитного отталкивания. Пара постоянных магнитов 45 и 47 расположена в трубчатых элементах 49 и 51. Пружины 53 и 55 смещают постоянные магниты 45 и 47 в положение так, чтобы подобные магнитные полюса находились рядом. Магнитный элемент 57 затвора разделяет постоянные магниты 45 и 47, когда они находятся в своем полностью смещенном положении.

Когда магнитный элемент 57 затвора, который действует как магнитный экран между постоянными магнитами 45 и 47, удаляется, как показано на фиг.4, магниты 45 и 47 отталкиваются друг от друга и сжимают пружины 53 и 55. Когда элемент 57 затвора снова помещается между магнитами 45 и 46, сжатые пружины 53 и 55 возвращают магниты 45 и 47 обратно в положение, показанное на фиг. 3. Периодическое действие элемента 57 затвора будет производить периодическое возвратно-поступательное движение, которое может быть преобразовано в полезное вращательное движение осуществляется круговыми колесами 59 и 61. Затвор 57 может быть установлен с возможностью вращательного движения аналогично затворам 27 и 29 на фиг.1.

То, что заявлено: — [Претензии не включены здесь ]

Друзья, интереснейшая идея создания соответствующего генератора, (по типу обратимости электромашин), у которого электромагнитный момент снижен к возможному минимуму.  

Небольшой эскиз из записей Джона Эклина и решение:

И решение которое уже есть в сети

В конструкции имеем  катушки с сердечниками и магниты, которые  зазором ориентированы по полюсам катушки. В зазоре вращается (iron) железная шторка размыкая и замыкая условный магнитный поток.  Шторки расположены со сдвигом перекрытия или замыкания потока. В этой конструкции получим пульсирующее поле но КПД установки буден низкий.  Тем более,  у самого Автора была немного иная концепция построения генератора:

В его версии катушка с сердечником, находится между  параллельно ориентированными магнитами, которые ориентированы разными полюсами. Шторки на валу ориентированы чтобы замыкать потк через сердечник   поочерёдно. Таким образом полюса катушки, будут перемагничиваться, соответственно поле которое будет воздействовать на обмотку вокруг сердечника, способно индуцировать ЭДС, и при подключении нагрузки ток.  Вопрос в другом в создании установки мощностью хотя бы 500 ватт для выдачи потребителю. Примеры создания таких устройств есть 

Это уже интересный образец который достоин внимания, Катушки и магниты стационарные, вращаются только диски со шторками. Сайт: Magnetfeld und Induktion – Der Low Lenz Fluxgenerator

Как работает генератор потока Low Lenz?  Low Lenz Fluxgenerator Статически расположенные неодимовые магниты и статические катушки, между магнитом и катушкой вращающийся железный диск с отверстиями. Магнитный поток проникает в катушки всякий раз, когда в диске появляется окно, и отрезается, когда железо скользит между магнитом и катушкой. Это дает вам колебательное магнитное поле, которое возбуждает катушки. При этом используется свойство магнитного поля иметь возможность перемещать металл с очень небольшим сопротивлением в магнитном поле.Таким образом, вы справляетесь с обычным эффектом рулевого управления, который тормозит на обычных генераторах с силовым эффектом. Вы можете легко вращать ось с железными дисками двумя пальцами руки. Это не работает с обычными генераторами или электродвигателями.
Неодим и железо. Очень интересно наблюдение, что вы можете генерировать переменный ток от 210 до 240 вольт, а приводной двигатель вращается измеримо быстрее и тянет меньше входной энергии, как только вы надеваете нагрузку и потребляете генерируемую электроэнергию. В этом случае в видео это лампы. Выход был усилен толстыми железными пластинами, установленными слева и справа рядом с магнитами.Похоже, что с помощью железных пластин можно физически перетащить рассеивающее магнитное поле неодимовых магнитов внутрь к центру генератора и тем самым значительно уплотнить поле. Разница с железными пластинами и без них действительно огромна.

Я же склонен, к системе прерывания потока, так как металлическая шторка из ферромагнитного материала  будет иметь свойства возникновения в теле шторки, токов Фуко 

Полагаю, что необходимо найти решение,

Мой сайт: http://rakarskiy.narod.ru 

Симметрийно-резонансный механизм компенсации паразитных моментов генератора на постоянных магнитах при трогании и на холостом ходу | Добрего

1. Костенко, М. П. Электрические машины: в 2 ч. / М. П. Костенко, Л. М. Пиотровский. М.: Энергия. 1973. Ч. 2. 648 с.

2. Ghasemi, A. Cogging Torque Reduction and Optimization in Surface-mounted Permanent Magnet Motor Using Magnet Segmentation Method / A. Ghasemi // Electric Power Components and Systems. 2014. Vol. 42, Iss. 12. P. 1239–1248. https://doi.org/10.1080/15325008.2014.893548.

3. Keyhani, A. Study of Cogging Torque in Permanent Magnet Machines / A. Keyhani [et al.] // Electric Machines & Power Systems. 1999. Vol. 27, Iss. 7. P. 665–678. https://doi.org/10.1080/073135699268939.

4. Macek-Kamińska, Kr. The Use of Modern Tools in Simulation of Electromechanical Systems / Kr. Macek-Kamińska, M. Kamiński // Przegląd Elektrotechniczny. 2009. Vol. 3. P. 92–95.

5. Platt, D. Torque Calculation of Machines with Permanent Magnet Materials / D. Platt, S. Geetha // Electric Machines & Power Systems. 1996. Vol. 24, Iss. 4. P. 393–415. https://doi.org/10.1080/07313569608955682.

6. Фираго, Б. И. Исследование переходных процессов электропривода с синхронным двигателем с постоянными магнитами при линейном изменении частоты питающего напряжения / Б. И. Фираго, С. В. Александровский // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. Т. 63, № 3. С. 197–211. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2020-63-3-197-211.

7. Магнитоэлектрический генератор: пат. WO2014074009A1 / C. М. Есаков, М. С. Есаков, А. Ю. Велико-Иваненко. Опубл. 15.05.2014.

8. Motor/Generator to Reduce Cogging Torque: Patent US7595575B2 / Yu. Kaneko, H. Nakayama. Publ. date 29.09.2009.

9. Two-Phase Permanent-Magnet Electric Rotating Machine: Patent US6172438B1 / Masafumi Sakamoto. Publ. date 09.01.2001.


Разработка генератора на постоянных магнитах для автономных источников питания

Наименование параметра

Величина

Значение

Номинальная мощность, не менее

кВт

3

Действующее значение фазного напряжения

В

14±1,4

Номинальная частота вращения

об/мин

2500±150

Несимметрия фазных напряжений, не более

%

3

Число пар полюсов

12

Число фаз

m

3

Схема соединения обмоток

 

Звезда

Степень защиты

IP

66

Примечание:
Предназначен для применения совместно с дизельными установками Hatz 1b20 (Германия) и Yanmar L48N (Япония), также может быть интегрирован с отечественными дизельными установками.

 

Опыт реализации генераторов для систем автономного питания

Кроме указанной разработки, специалисты НТЦ «Систэм» обладают практическим опытом реализации генераторов для систем автономного питания схожей характеристики (номинальной мощностью до 10 кВт) на базе других типов электрических машин, в частности, на базе вентильно-индукторной ЭМ.

 

«Вентильно-индукторный генератор»

Генератор предназначен для работы в качестве источника электроэнергии постоянного тока напряжением 27,5 В и номинальной мощностью 6 и 8 кВт соответственно.

Генератор представляет собой бесконтактную 18 (15) фазную электрическую машину с электромагнитным возбуждением со встроенным выпрямительным блоком и регулятором выходного напряжения.

Основные технические характеристики генератора представлены в таблице:

Наименование

Значение

Номинальное напряжение, В

27,5±1

Номинальная мощность, кВт

6 (8)

Номинальный ток, А

220 (290)

Номинальная частота вращения, об/мин

3300

КПД, %

не менее 82

Число фаз статора

18 (15)

Масса, кг

42

Коэффициент пульсации выходного напряжения при номинальной нагрузке и частоте вращения 3300 об/мин не более 11,2 %.

При сбросах и набросах 100% нагрузки отклонение выходного напряжения составляет не более ±20%, при этом время вхождения в зону регулирования ±2В составляет не более 2 с.

Стабилизация выходного напряжения в установившемся тепловом режиме при любой нагрузке от 0 до 100 % — ±1 В.

Класс применяемой системы изоляции – Н.

Степень защиты — IP22.

Электрическая схема – однопроводная (отрицательный потенциал на корпусе).

 

 

«Вентильно-магнитный генератор»

Генератор предназначен для работы в качестве источника электроэнергии переменного тока с действующим значением напряжения 27,5 В и номинальной мощностью 6 кВт.

Генератор представляет собой бесконтактную трехфазную электрическую машину с возбуждением от постоянных магнитов.

Основные технические характеристики генератора представлены в таблице:

Наименование

Значение

Номинальное напряжение, В

27,5±1

Номинальная мощность, кВт

6

Номинальный ток, А

220

Номинальная частота вращения, об/мин

3300

КПД, %

не менее 92

Число фаз статора

3

Масса, кг

20

Борьба с залипанием генератора

Основная проблема генераторов на постоянных магнитах залипание, которое можно существенно снизить некоторыми методами. Залипание это притяжение магнитов ротора к зубам статора. Самое большое залипание это когда количество магнитов на роторе равно количеству зубов на статоре, поэтому однофазные генераторы большой мощности не нашли большого применения из-за залипания, которое дает большие вибрации.

Трехфазная классическая система позволяет использовать в 1,5 раза меньше магнитных полюсов, и только половина из них в определенные моменты становится на против зубов статора. Таким образом если статор состоит из 36 зубов, и намотано 36 катушек, то однофазный вариант должен иметь 36 магнитных полюсов. Притяжение одного неодимового магнита к примеру 100гр, значит чтобы стронуть однофазный генератор понадобится приложить усилие 3,6 килограмм.

Если генератор трехфазный, то количество магнитных полюсов 24 при 36 катушек, и так-как магниты распологаются на роторе через равные промежутки, то в определенные моменты только 12 магнитов становятся напротив зубов статора. Здесь уже получается что чтобы стронуть ротор с места надо приложить усилие 1,2 кг. Как видно разница по залипаниям в сравнении с однофазным генератором меньше в три раза.

Но часто из-за использования мощных неодимовых магнитов залипание получается очень большое и чтобы его снизить магниты располагают под скосом относительно зубов статора. Величину скоса опрпделяет расстояние зуб+паз статора. К примеру если ширина зуба 10мм, а паз 5 мм, то зуб+паз равно 15 мм, на это рассточние делается скос магнитов. Как измерить величину залипания можно почитать здесь Измерения момента страгивания генератора

Скос магнитов

Скос особенно эффективен на длинных генераторах, где из-за длинны общий скос получаетися на небольшой градус, а в коротких генераторах скос получается очень выражен и на этом скосе теряется мощность магнитов, так-как они замыкаются через кончики зубов, и магнитные поля не идут через статор. Потери на скосе, особенно в коротких генераторах могут быть очень большими.

К примеру делая скос магнитов на роторе автогенератора я потерял половину мощности, при не значительном снижении залипания. А вот асинхронные двигатели часто делают со скосом, где залипание существенно снижается при незначительной потери в мощности генератора, порядка 10-15%.

Так-же на скос влияют и размеры магнитов по отношению к размерам зубам статора. К примеру если генератор с неявнополюсной обмоткой, например статор имеет 36 зубов, но намотано 12 катушек, по три на фазу, то здесь используется шестиполюсной ротор. Значит магнитные полюса гораздо больше по площади чем зубы статора, и перекрываают сразу несколько зубов статора. Так-как магнит перекрывает несколько полюсов, то его сила притяжения как-бы размазывается на несколько зубов, и момент страгивария уменьшается.

Сдвиг магнитов

Так-же уменьшают залипание генератора методом сдвига магнитов, каждый магнит сдвигается на некоторую величиру относительно разметки. К примеру если ротор размечен на 24 полюса, то магниты клеются по разметке, но расстояние между ними не равное, а к каждому магниту добавляют по 1-2 мм. Таким образом магниты сдвигаются относительно зубов и общая сила притяжения магнитов падает, так-как они не на против зубов, а если один встает на против зуба, то другие в группе удалены на некоторое расстояния. Но такой способ тоже имеет потери из-за не синхронного наростания тока в катушках.

Скос и сдвиг вместе

Так-же чтобы оптимизироваать потери и залипания делают, комбинируют два метода. Делают небольшой скос в ползуба и сдвигают магниты на небольшую величину. Но и этот способ не избавляет от потерь связанных с замыканием магнитных полей магнитов через наконечники статора.

Многофазные генераторы

Еще один интересный способ борьбы с залипанием, это изготовление многофазных генераторов. К примеру если взять статор на 24 зуба, то максимально можно намотать 16 фаз, по две катушки на фазу, которые мотаются на против друг друга. Эти фазы можно группировать в звезды или треугольники по три фазы на группу, тогда получится четыре группы. Или каждую фазу выпрямлять и соединять как угодно.

В этом случае с большим количеством фаз, в данном случае 16, количество магнитов на роторе 22, и только два магнита из которых в определенные моменты становятся на против зубов, а остольные гдето между, и взаимно компенсируют силы притяжения к зубам, так-как шаг магнитов не соответствует шагу зубов и расстояние всегда разное.

Для сравнения возьмем три одикаковые генератора, но один однофазный, другой трехфазный, а третий многофазный и проанализируем их залипания. Во всех случаях намотано 36 катушек, но на роторе однофазного генератора 36 магнитов, и так получается что они в определенные моменты все становятся на против зубов статора образуя одно большое залипарие равное силе 36 магнитов. К примеру если сила притяжения одного магнита равна 100 гр, то 36 магнитов дадут залипание 3,6 кг.

Трехфазный генератор будет иметь 24 магнита, из которых только 12 магнитов в определенные моменты будет вставать ровно на против зубов. Залипание получается трехфазного в три раза меньше однофазного и составляет в данном случае 1,2 кг.

Многофазный генератор, в данном случае 36 катушек по две на фазу, получается 18 фаз которые потом можно соединять как угодно. Магнитов здесь можно использовать разное число, но оно должно быть четным и не менее 4 чтобы фазы работали. К примеру возьмем для многофазного количество магнитов 30, при этом количистве магнитов всегда только два магнита попадают напротив зубов статора, а остольные гдето между зубов. Общее залипание всего 200 рамм, разница с трехфазным в 10 раз, а с однофазным в 30 раз. Цифры разницы просто огромные.

Минус многофазных генераторов в большом количестве выпрямительных мостов, на которых тоже теряется мощность генератора, а так-же удорожание конструкции в сязи с этими выпрямительными мостами, которых для вышеописанного многофазника надо 6 шт.полумостов если соединять в шесть звезд или треугольников, или если фазы выпрямлять по отдельности, то выпрямительных мостов надо 18 шт.

Нестандартная обмотка трехфазного генератора

Еще одни способ похож на предыдущий, он тоже исполюзует число магнитов такое, чтобы как можно меньше магнитов в определенные моменты попадало на зубы статора. В статорах с четным количеством полюсов наименьшее количество магнитов попадающих под зубы возможно 2 магнита. В статорах с нечетным количеством зубов можно рассчитать чтобы всего один магнит в определенный момент вставал напротив зуба, а остольные гдето между или около, но не напротив. В этом случае залипание сводится к силе притяжения всего одного магнита, силу притяжения каторого могут компенсировать другие магниты, тогда залипание вообще может равняться нулю. Но статоры с нечетным количеством зубов встречаются очень рпдко.

Количество полюсов может быть любым, но обмотка генератора трехфазная, и чтобы вся система работала, катушки каждой фазы наматывают на разных зубах и в разных направлениях. Такой подход избавляет от залипаний и при этом нет необходимости мотать многофазные генераторы и ставить много диодных мостов для выпрямления фаз.

Количество полюсов выбирают так, чтобы наибольший общий делитель был как можно меньше. Например если брать схему 24/36, то наибольший общий делитеть равен 12, получается что 12 магнитов будут одновременно залипать, а если взять 26 магнитов/ 36 зубов, то общий наибольший делитель равен 2.

Для примера порядок намотки классического трехфазного генератора на 24 магнита и 36 катушек, и трехфазного генератора на 28 магнитов 36 катушек. Катушки фаз мотаются начиная с первого зуба, А-первая фаза, B-вторая фаза, C-третья фаза. Размер букв соотаетствует направлению намотки, бльшая буква например надо мотать в лево, а маленькая на право, или наоборот, тут как начнете мотать статор, направление намотки разное.

24/36 — ABCABCABCABCABCABCABCABCABCABCABCABC

26/36 — ABCcabcabBCABCAabcabcCABCABbcabcaABC

Как видно во втором случае в отличие от классической намотки катушки фаз мотаются не только на разные зубы, но и в разных направлениях. Такая схема намотки имеет небольшие потери и нормальную синусойду, и ни чем не отличается от классической схемы, но дает возможность применять любое количество полюсов на роторе.

Расчет намотки катушек можно получить для любого количества полюсов и катушек, этот калькулятор считает порядок намотки катушек в зависимости от количества полюсов. В поле Teeth: вводите количество катушек, а в поле Poles: количество полюсов, и получаете схему намотки статора в три фазы.

Вот навено все мне известные способы борьбы с залипанием магнитов при изготовлении самодельных генераторов. Вообще залипарие , точнее его виличина напрямую влияет на старт винта на определенном ветре. Чем ниже залипание, тем легче винту стартовать на более низком ветре, а очень часто трудно в погоне за мощностью генератора впихнуть мощные магниты и при этом снизить залипание чтобы быстроходные винты стартовали на малом ветру.

Переделываем асинхронный двигатель под генератор для ветряка

Для того чтобы асинхронный двигатель стал генератором переменного тока надо чтобы внутри него образовывалось магнитное поле, это можно сделать путём размещения на роторе двигателя постоянных магнитов. Вся переделка и простая и сложная одновременно.

Сначала надо подобрать подходящий двигатель, который наиболее подойдёт для работы в качестве низкооборотистого генератора. Это многополюсные асинхронные двигатели, хорошо подходят 6-ти и 8-ми полюсные, низкооборотистые двигатели, с максимальными оборотами в режиме двигателя не более 1350об/м. Такие двигатели имеют наибольшее количество полюсов и зубцов на статоре.

Далее нужно разобрать двигатель и извлечь якорь-ротор, который надо сточить на станке до определённых размеров под наклеивание магнитов. Магниты необходимые, обычно клеят маленькие круглые магнитики. Сейчас я попробую рассказать как и сколько магнитов клеить.

Для начала нужно узнать сколько у вашего мотора полюсов, но по обмотке это понять достаточно трудно без соответствующего опыта, поэтому количество полюсов лучше прочитать на маркировке двигателя, если она конечно имеется, хотя в большинстве случаев она имеется. Ниже приведён пример маркировки двигателя и расшифровка маркировки.

По марке двигателя. Для 3х фазных: Тип двигателя Мощность, кВт Напряжение, В Частота вращения, (синх.), об/мин КПД, % Масса, кг

Например: ДАФ3 400-6-10 УХЛ1 400 6000 600 93,7 4580 Расшифровка обозначения двигателя: Д — двигатель; А — асинхронный; Ф — с фазным ротором; 3 — закрытое исполнение; 400 — мощность, кВт; б — напряжение, кВ; 10 — число полюсов; УХЛ — климатическое исполнение; 1 — категория размещения.

Бывает так, что двигатели не нашего производства как на фото выше, и маркировка непонятна, или маркировка просто нечитаемо. Тогда остаётся один метод, это посчитать сколько у вас зубцов на статоре и сколько зубцов занимает одна катушка. Если например катушка занимает 4 зубца, а их всего 24, то ваш мотор шестиполюсной.

Количество полюсов статора нужно знать для того, чтобы определиться с количеством полюсов при наклейке магнитов на ротор. Это количество обычно равное, то-есть если полюсов статора 6, то и магниты надо клеить с чередованием полюсов в количестве 6, SNSNSN.

Теперь, когда число полюсов известно надо рассчитать число магнитов для ротора. Для этого надо высчитать длину окружности ротора, по простой формуле 2nR где n=3,14. То есть 3,14 умножаем на 2 и на радис ротора, получается длинна окружности. Далее замеряем свой ротор по длине железа, которое в алюминиевой оправке. После можно нарисовать полученную полосу с длинной и шириной, можно на компьютере и потом распечатать.

Теперь нужно определится с толщиной магнитов, она примерно равна 10-15% от диаметра ротора, например если ротор 60мм, то магниты нужны толщиной 5-7мм. Для этого магниты покупают обычно круглые. Если ротор примерно 6см в диаметре, то магниты можно высотой 6-10 мм. Определившись какие магниты использовать, на шаблоне длинна которой равна длине окружности

Пример расчёта магнитов для ротора, например диаметр ротора 60см, высчитываем длину окружности =188см. Делим длину на количество полюсов, в данном случае на 6, и получаем 6 секций, в каждой секции магниты вклеиваются одинаковым полюсом. Но это ещё не всё. Теперь надо высчитать сколько магнитов войдёт в один полюс, чтобы их ровно распределить по полюсу. Например ширина круглого магнита 1см,расстояние между магнитами около 2-3мм, значит 10мм +3=13мм.

Длину окружности делим на 6 частей=31мм, это ширина одного полюса по длине окружности ротора, а ширина полюса по железу, допустим 60мм. Значит получается площадь полюса 60 на 31 мм. Это получается 8 в 2 ряда магнитов на полюс с расстоянием между собой 5мм. В этом случае надо пересчитать количество магнитов, чтобы они как можно плотнее уместились на полюсе.

Здесь пример на магнитах шириной 10мм, поэтому получается расстояние между ними 5мм. Если уменьшить диаметр магнитов например в 2 раза, то-есть 5мм, то они более плотно заполнят полюс вследствие чего увеличится магнитное поле от большего количества общей массы магнитом . Таких магнитов(5мм) поместится уже 5 рядов , а в длину 10, то-есть 50 магнитов на полюс, и общее количество на ротор 300шт.

Для того чтобы уменьшить залипание шаблон нужно разметить так, чтобы смещение магнитов при наклейке было на ширину одного магнита, если ширина магнита 5мм, то и смещение на 5мм.

Теперь когда с магнитами определился нужно проточить ротор, чтобы поместились магниты. Если высота магнитов 6мм, то стачивается диаметр на 12+1мм, 1мм это запас на кривизну рук. Магниты можно разместить на роторе двумя способами.

Первый способ это предварительно делается оправка, в которой сверлятся отверстия под магниты по шаблону, после оправка одевается на ротор, и магниты вклеиваются в просверленные отверстия. На роторе после проточки нужно дополнительно сточить на глубину равную высоте магнитов разделительный алюминиевые полоски между железом. А полученные бороздки заполнить отожжоными опилками смешанные с эпоксидным клеем. Это значительно увеличит эффективность, опилки будут служить дополнительным магнитопроводом между железом ротора. Выборку можно сделать отрезной машинкой или на станке.

Оправка для наклейки магнитов делается так, проточенный вал оборачивают полиэтиленом, потом наматывают слой за слоем бинт, пропитанный эпоксидным клеем, после стачивают на станке под размер и снимают с ротора, наклеивают шаблон и сверлют отверстия под магниты.После девают оправку обратно на ротор и наклеивают магниты клеют обычно на эпоксидный клей Ниже на фото два примера наклейки магнитов, первый пример на 2-х фото это наклейка магнитов с помощью оправки, а второй на следующей странице прямо через шаблон.На первых двух фотографиях хорошо видно и я думаю понятно как клеются магниты.


Генератор из асинхронного двигателя своими руками

В этой статье вы узнаете как переделать асинхронный двигатель в генератор. Все этапы переделки двигателя подробно описаны и если вы соберётесь повторить данный проект, пользуясь инструкцией в статье, проблем возникнуть не должно. Генератор из асинхронного двигателя можно применить по назначению, немного доработав его конструкцию.

За основу был взят промышленный асинхронный двигатель переменного тока, мощностью 1,5 кВт с частотой вращения вала 960 об/мин. Сам по себе такой мотор изначально не может работать как генератор. Ему необходима доработка, а именно замена или доработка ротора.

Табличка с маркировкой двигателя:

Двигатель хорош тем, что у него везде где нужно стоят уплотнения, особенно у подшипников. Это существенно увеличивает интервал между периодическим техническим обслуживанием, так как пыль и грязь никуда просто так попасть и проникнуть не могут.

Ламы у этого электродвигателя можно поставить на любую сторону, что очень удобно.

Переделка асинхронного двигателя в генератор

Снимаем крышки, извлекаем ротор.
Обмотки статора остаются родные, двигатель не перематывается, все остается как есть, без изменений.

Ротор дорабатывался на заказ. Было решено сделать его не цельнометаллическим, а сборным.

То есть, родной ротор стачивается до определенного размера.
Вытачивается стальной стакан и запрессовывается на ротор. Толщина стакана в данном случае составляет 5 мм.

Разметка мест для приклеивания магнитов была одной из самых сложных операций. В итоге методом проб и ошибок было решено распечатать шаблон на бумаге, вырезать в нем кружочки под неодимовые магниты – они круглые. И приклеить магниты по шаблону на ротор. Основная загвоздка возникла в вырезании множественных кружочков в бумаге.

Все размеры подбираются сугубо индивидуально под каждый двигатель. Каких-то общих размеров размещения магнитов дать нельзя.

Неодимовые магниты приклеены на супер клей.

Была сделана сетка из капроновой нити для укрепления.

Далее обматывается все скотчем, снизу делается герметичная опалубка, герметизированная пластилином, а сверху заливная воронка из того же скотча. Заливается все эпоксидной смолой.

Смола потихоньку стекает сверху вниз.

После застывания эпоксидной смолы, снимаем скотч.

Теперь все готов к сборке генератора.

Загоняем ротор в статор. Делать это нужно особо осторожно, так как неодимовые магниты обладают огромной силой и ротор буквально залетает в статор.

Собираем, закрываем крышки.

Магниты не задевают. Залипания почти нет, крутится относительно легко.
Проверка работы. Вращаем генератор от дрели, с частотой вращения 1300 об/мин.
Двигатель подключен звездой, треугольником генераторы такого типа подключать нельзя, не будут работать. Снимается напряжение для проверки между фазами.

Генератор из асинхронного двигателя работает отлично.

Смотрите видео

Более подробную информацию смотрите в этом видеоролике.

 

Можно ли сделать генератор без магнитов? – МаллОверВещи

Можно ли сделать генератор без магнитов?

Электричество можно получать без магнитных полей многими способами: химическими (батареи и топливные элементы), солнечными (фотоэлектрические элементы) и тепловыми (термопары, эффект Зеебека). Есть много биологических генераторов (нервные и мышечные ткани в вашем теле) в дополнение к очевидным электрическим угрям.

Имеют ли генераторы постоянного тока постоянные магниты?

Эти машины постоянного тока состоят из статора с редкоземельными постоянными магнитами, такими как неодим или самарий-кобальт, для создания очень сильного магнитного поля статора вместо намотанных катушек и коммутатора, соединенного через щетки с намотанным якорем, как и раньше.…

Есть ли у генератора постоянный магнит?

Определение генераторов В то время как двигатель потребляет электричество и преобразует его в механическую энергию, генератор работает в обратном направлении, используя комбинацию потенциальной и кинетической энергии (которые составляют механическую энергию) для создания электричества. Эта механическая энергия исходит от постоянных магнитов.

Каковы преимущества генераторов с постоянными магнитами?

Одно из самых больших преимуществ генераторов с постоянными магнитами заключается в том, что они не требуют определенных условий окружающей среды для правильной работы, что позволяет использовать их в проектах по энергетике ветра и воды.

Какова функция генератора с постоянными магнитами?

Генератор с постоянными магнитами представляет собой устройство, преобразующее механическую энергию в электрическую. В этом устройстве обмотки ротора заменены постоянными магнитами.

Как двигатель постоянного тока превращается в генератор?

Двигатель постоянного тока с постоянными магнитами можно использовать в качестве генератора, просто вращая вал. Если это бесщеточный двигатель, вырабатывается переменный ток, поэтому необходимо установить схему выпрямителя для преобразования выходного сигнала в постоянный.

Можно ли преобразовать двигатель постоянного тока в генератор постоянного тока?

Двигатель постоянного тока преобразует электрическую энергию в прямую выходную мощность, а генератор постоянного тока преобразует механическую энергию в прямую электрическую энергию. Двигатель постоянного тока может быть преобразован в генератор постоянного тока, но возможно и наоборот.

Инженерная школа Массачусетского технологического института | » Почему магнетизм нельзя использовать в качестве источника энергии?

Почему магнетизм нельзя использовать в качестве источника энергии?

Потому что магниты не содержат энергии — но они могут помочь управлять ею…

Сара Дженсен

В 1841 году немецкий врач и физик Юлиус фон Майер сформулировал то, что впоследствии стало известно как первый закон термодинамики: «Энергия не может быть ни создана, ни уничтожена», — писал он.Однако может, , преобразовываться из одного вида в другой — с помощью солнечных батарей, которые превращают солнечный свет в электричество, или путем преобразования молекул природного газа в тепло, которое готовит нам обед и обогревает наши дома.

«Магнетизм — это сила, но у него нет собственной энергии», — говорит Дэвид Коэн-Тануги, вице-президент Энергетического клуба Массачусетского технологического института и научный сотрудник отдела материаловедения и инженерии Массачусетского технологического института. Тем не менее, добавляет он, «магнетизм чрезвычайно полезен для преобразования энергии из одной формы в другую.Около 99% электроэнергии, вырабатываемой из ископаемого топлива, ядерной и гидроэлектроэнергии, а также энергии ветра, поступает из систем, использующих магнетизм в процессе преобразования».

Каждая технология производства энергии, за исключением фотогальваники, основана на вращающихся турбинах, которые приводят в движение электроны и проталкивают их через цепи и генераторы. «Когда эти заряженные частицы проходят мимо магнитов внутри турбин, они создают вокруг себя поле, которое воздействует на другие заряженные частицы», — говорит Коэн-Тануги.«Это магнитная сила, которая преобразует энергию ветра, угля и ядерного топлива в электричество, которое передается в энергосистему».

Большая часть этой сетки также управляется с использованием принципов магнетизма. «Трансформаторные станции, которые вы видите вдоль шоссе или в промышленных зонах, отвечают за преобразование электроэнергии высокого напряжения в пригодные для использования 110 вольт», — говорит Коэн-Тануги. Линии высокого напряжения доставляют энергию от электростанции к трансформаторным станциям, и, когда электроны проходят через большие катушки трансформатора, они создают магнитные поля, которые изменяют частоту электричества на напряжение, безопасное для питания наших тостеров, прикроватных ламп и фенов. .

Генераторы и двигатели во всем, от гибридных автомобилей до компьютерных жестких дисков, используют магниты, и исследователи в настоящее время изучают потенциал редкоземельных магнитов, исключительно сильных постоянных магнитов, состоящих из сплавов редкоземельных элементов. Уже используемые в современных двигателях и генераторах, а также в других приложениях энергетического сектора, они представляют следующее поколение роли магнетизма в производстве энергии.

Спасибо 51-летнему Марку Тейлору из Шарлотты, Северная Каролина, за этот вопрос.

Опубликовано: 22 мая 2012 г.

Почему автономный генератор не используется?

Я пытаюсь откалибровать модель ArcSWAT в SWAT-CUP. Программа работает без проблем, когда выбран месячный временной шаг, но останавливается во время первой симуляции, когда я выбираю дневной временной шаг в SUFI2_extract.rch.def. Я подтвердил/проверил следующее:

  • Мои входные файлы pcp и tmp охватывают день за весь год
  • file.cio отражает полный год (IDAF=1 и IDAL=366)
  • дневной временной шаг указан в IPRINT и в файле extract_rch.def файл
  • Мои параметры находятся в диапазоне
  • Правильный диапазон данных (годы прогрева исключены) отражен в файле extract_rch.def
  • Мое форматирование/вводы работают, когда выбран месячный временной шаг
  • Я начинаю всего с 5 итерациями и 4 параметрами для проверки процесса, я расширю это, как только все остальное будет выяснено

У кого-нибудь есть предложения по поводу того, что еще может быть проблемой, и как я могу устранить эту проблему? Заранее спасибо.

Соответствующая информация представлена ​​ниже:

Файл.cio Общая информация/Конфигурация водораздела: рис.рис 11    | NBYR: количество смоделированных лет 2010    | IYR : Год начала моделирования 1    | IDAF: начало юлианского дня симуляции 366    | IDAL : Конец юлианского дня симуляции. Выходная информация: 1    | IPRINT: печатать код (месяц, день, год) 3    | NYSKIP: количество лет для пропуска печати/обобщения вывода 0    | ILOG: код печати потокового потока: 1 = печатать журнал потокового потока 0    | IPRP: распечатать код для вывода.PST-файл: 1 = распечатать вывод пестицидов SUFI2_extract_rch.def output.rch     : имя выходного файла swat 1              : количество переменных, которые нужно получить 7            : переменные номера столбцов в выходном файле swat (столько же, сколько указано выше)

23             : общее количество участков (подбассейнов) в проекте

1             : количество участков (подбассейнов), которые нужно получить для первой переменной 1         : номера охвата (суббассейна) для первой переменной

2013           : год начала моделирования, не включая период прогрева 2020           : год окончания моделирования

1             : временной шаг (1=ежедневно, 2=ежемесячно, 3=ежегодно) Пар_инф.txt 4  : количество параметров (программа считывает только первые 4 параметра или любое указанное здесь число) 5  : количество симуляций

r__CN2.mgt              -0,2       0,2 v__ALPHA_BF.gw             0.0       1.0 v__GW_DELAY.gw               30,0      450,0 v__GWQMN.gw               0,0       2,0

Высокопроизводительные генераторы постоянного тока без обмотки и неодимовые железоборные магниты

Наши генераторы постоянного тока не имеют обмоток, что значительно упрощает конструкцию.MagVorTechs использует передовые магниты из неодима, железа и бора, разработанные в Андерсоне, штат Индиана, китайским правительством и корпорацией General Motors. Эти магниты из неодима, железа и бора являются самыми сильными из существующих постоянных магнитов, и они все еще совершенствуются. Магниты MagVorTechs изготавливаются для нас на заказ в Китае. Наша конструкция генератора постоянного тока не имеет катушек или обмоток, что позволяет использовать гораздо более простые методы конструирования.

Подробное описание продукта
Мы предпочитаем редкоземельные магниты в качестве постоянного источника поля, и наши разработки моделируют естественные циркулирующие электромагнитные системы, такие как ураганы, торнадо и галактики.Генераторы постоянного тока
широко используются для получения постоянного напряжения. Количество производимого напряжения зависит от множества факторов.
Производство напряжения Напомним из Модуля 3, Цепи постоянного тока, что существуют три условия, необходимые для наведения напряжения в проводнике. 1. Магнитное поле 2. Проводник 3. Относительное движение между двумя Генератор постоянного тока обеспечивает эти три условия для получения выходного напряжения постоянного тока. Теория работы Базовый генератор постоянного тока состоит из четырех основных частей: (1) магнитного поля; (2) одиночный проводник или петля; (3) коммутатор; и (4) кисти (рис. 3).Магнитное поле может создаваться либо постоянным магнитом, либо электромагнитом. Сейчас мы будем использовать постоянный магнит для описания базового генератора постоянного тока.
Электрический генератор — это машина, которая преобразует механическую энергию (или мощность) в электрическую энергию (или мощность).
Принцип :
Он основан на принципе создания динамически (или движущейся) ЭДС (электродвижущей силы). Всякий раз, когда проводник пересекает магнитный поток, динамически индуцированная Э.Д.С. в нем производится в соответствии с законами электромагнитной индукции Фарадея.Эта эдс вызывает протекание тока, если цепь проводника замкнута.
Следовательно, основными существенными частями электрического генератора являются :
Магнитное поле и
Проводник или проводники, которые могут перемещаться таким образом, чтобы прерывать поток. Итак, как вы видите, здесь находится простой генератор с полем, катушкой и относительным движением между ними. Таким образом, из законов Фарадея об ЭМП мы можем сказать, что в катушке (контуре) будет находиться ЭДС.

Изготовленные на заказ неодимовые железо-боровые магниты

Подробное описание продукта
Диаметр: 4.5 дюймов
Эти исключительные магниты имеют толщину 1 дюйм и диаметр 4,5 дюйма. Посередине есть отверстие диаметром 1 дюйм. Поле ориентировано вдоль оси симметрии. Это одни из самых больших редкоземельных магнитов, когда-либо созданных. Они были сделаны на заказ для меня в Китае. Технология материалов была разработана здесь, в Индиане, совместным предприятием правительства Китая и корпорации General Motors. У меня есть 10 магнитов. У них есть сила притяжения между двумя магнитами, которая приближается к 800 фунтам! ! С ними нужно обращаться очень осторожно, они потенциально опасны.При неправильном обращении они могли оторвать палец. Эти магниты были изготовлены на заказ для моих прототипов генераторов. Они отлично работают, но мне пришлось заказать их несколько, чтобы снизить цену, поэтому у меня есть дополнительные.

как сделать электродвигатель без магнитов

Можно ли сделать электродвигатель без магнитов?

Асинхронные двигатели не содержат материалов с постоянными магнитами , вместо этого они работают, индуцируя электрические токи в проводниках ротора двигателя; эти токи, в свою очередь, создают магнитное поле в роторе и, таким образом, создают крутящий момент.

Как сделать простой электродвигатель?

Нужны ли электродвигателям магниты?

Магниты являются основным компонентом электродвигателей. Чтобы они работали, они должны быть сделаны из катушки проволоки, которая может вращаться и окружена сильными магнитами . Когда в катушке индуцируется электрический ток, она излучает магнитное поле, противоположное магнитному полю, излучаемому сильными магнитами.

Как сделать мотор из батарейки и скрепки?

Можете ли вы сделать магнитный двигатель?

Таким образом, идея двигателя, приводимого в движение только постоянными магнитами, вполне осуществима и не может быть отклонена как нарушение закона сохранения энергии.Двигатель с постоянными магнитами не будет производить энергию и не будет вечным двигателем.

Существуют ли магнитные двигатели?

Магнитный двигатель или магнитный двигатель — это тип вечного двигателя, который предназначен для создания вращения с помощью постоянных магнитов в статоре и роторе без внешнего подвода энергии. Такой мотор теоретически как и практически нереализуемый .

Как я могу сделать свой собственный мотор?

Как работает самодельный электродвигатель?

Этот простой электродвигатель работает за счет магнитной силы F = IL x B .Ток проходит по катушке так, что он указывает одно направление на один конец петли и другое направление на другой конец петли. Магнитное поле в обоих этих пятнах направлено в одном направлении.

Как сделать двигатель с аккумулятором?

Все ли двигатели имеют постоянные магниты?

В настоящее время для электродвигателей используется несколько типов материалов с постоянными магнитами. Каждый вид металла имеет свои преимущества и недостатки. Постоянные магниты вряд ли являются постоянными и имеют ограниченные возможности.На эти материалы можно воздействовать определенными силами, чтобы размагнитить их.

Все ли двигатели имеют магнит?

Все электродвигатели магнитные . Это результат взаимосвязи между электричеством и магнетизмом, который является одной из фундаментальных сил в нашей вселенной — электромагнитной силой. Когда электричество проходит по проводу, оно создает магнитное поле вокруг провода.

Использует ли Тесла редкоземельные магниты?

Tesla запустила в 2019 году комбинирование типов двигателей.Его модели S и X имеют два двигателя: один с магнитами из редкоземельных металлов , один без них. По словам Теслы, асинхронный двигатель обеспечивает большую мощность, а двигатель с постоянными магнитами более эффективен: включение редкоземельного двигателя увеличило дальность хода моделей на 10%.

Как сделать электродвигатель мощнее?

Мы можем увеличить вращающую силу (или крутящий момент), которую может создать двигатель, тремя способами: либо мы можем иметь более мощный постоянный магнит, либо мы можем увеличить электрический ток, протекающий по проводу, либо мы можем сделать катушку такой в нем много «витков» (петлей) очень тонкой проволоки вместо одного «витка» толстой проволоки.

Как выполнить трюк с монетой и батарейкой?

Как сделать крутящуюся проволоку?

Что делать:

  1. Поместите магнит на отрицательный полюс батареи. …
  2. Согните провод так, чтобы один конец касался магнита, а часть провода касалась положительного конца батареи. …
  3. Поместите провод на батарею так, чтобы он касался положительного полюса батареи и магнита.
  4. Смотри, что происходит.

Как сделать временные магниты?

Как сделать магнит без магнита?

Способ 1 из 3:

Простой временный магнит можно сделать из крошечного куска металла, например скрепки, и магнита на холодильник . Соберите эти предметы, а также меньший кусок металла, например заднюю часть серьги или крошечный гвоздь, который вы можете использовать для проверки магнитных свойств намагниченной скрепки.

Как сделать постоянный магнит в домашних условиях?

Возьмите два магнита, поместите один северный полюс и один южный полюс на середину утюга . Нарисуйте их к его концам, повторяя процесс несколько раз. Возьмите стальной стержень, держите его вертикально и несколько раз ударьте молотком по концу, и он станет постоянным магнитом.

Могут ли магниты освобождать электричество?

Магниты не содержат свободной энергии . Они содержат внутреннюю энергию. Его можно удалить, поскольку магнетизм теряется.В магнитном поле есть вектор электрического поля, вращающийся вокруг магнита, но вихревые токи растрачивают электрический потенциал.

Могут ли магниты питать генератор?

Энергия двигателя с вечным магнитом генерирует энергию из магнитных полей внутри магнитов. Эти поля можно использовать для инициирования силы, которая, в свою очередь, создает движение. Затем это движение может быть использовано для создания энергии. … Это то, что превращает генератор с магнитным питанием в вечный генератор.

Можно ли запитать лампочку магнитом?

Однако, к сожалению, ток, создаваемый перемещением магнита по одному проводу, не дает достаточно энергии достаточно быстро, чтобы действительно зажечь лампочку.Чтобы зажечь лампочку или что-то еще, вам нужно найти способ генерировать больше энергии , то есть количество энергии, произведенной за определенное время.

Как сделать вращающийся двигатель?

Что можно построить с электродвигателем?

Некоторые самодельные проекты с использованием наших электродвигателей

  • Построение колесного привода. …
  • моторизованная чердачная лестница/люк. …
  • Колебание флага. …
  • Конвейерная система
  • от iDA-MECH с использованием PN00409.…
  • Моторизованный ленточный гусеничный станок для резки труб. …
  • Конвейерная система
  • с бесщеточным мотор-редуктором постоянного тока Makermotor PN00211 с регулируемой скоростью. …
  • Прототип GYROSLEEP.

Как сделать магнит?

Является ли электромагнит временным магнитом?

Электромагнит временный магнит . Электромагнит имеет магнитное поле, создаваемое электрическим током. … Поле исчезает при отключении тока.

Можно ли заставить двигатель вращаться в противоположном направлении, если да, то как?

Чтобы изменить направление вращения двигателя переменного тока, магнитные поля должны быть изменены, чтобы спровоцировать движение в противоположном направлении . … Это простое переключение проводов работает, потому что полярность магнитного поля меняется на противоположную, что приводит к реверсированию двигателя.

Как магниты и медные провода генерируют электричество?

Магнитные поля можно использовать для получения электричества

Металлы, такие как медь и алюминий, имеют слабо удерживаемые электроны.Перемещение магнита вокруг катушки с проволокой или перемещение катушки с проволокой вокруг магнита толкает электроны в проволоке и создает электрический ток.

Как сделать электрическую катушку?

  1. Шаг 1. Выберите магнитопровод. Во-первых, у вас должен быть магнитный сердечник. …
  2. Шаг 2. Оберните сердцевину. Затем, выбрав сердечник, оберните его магнитной проволокой. …
  3. Шаг 3. Прикрепите катушку к сердечнику. С помощью клея или скотча прикрепите катушку к сердечнику.…
  4. Шаг 4. Оголите провод. …
  5. Шаг 5. Используйте магнитную катушку.

Как сделать магнит из батарейки и медной проволоки?

Ступени

  1. Возьмите гвоздь и проволоку и плотно обмотайте проволоку вокруг гвоздя, оставив два прямых отрезка проволоки на каждом конце.
  2. Поместите батарею рядом с проволочной катушкой и прибейте гвоздь.
  3. Совместите каждый конец провода с батареей. …
  4. Приклейте концы провода к концам батареи скотчем и подождите несколько секунд.

Используются ли в стартерах постоянные магниты?

Стартеры с постоянным магнитом и промежуточной передачей доступны с выходной мощностью около 1,7 кВт и подходят для двигателей с искровым зажиганием объемом до 5 л или двигателей с воспламенением от сжатия объемом до 1,6 л.

Есть ли у двигателей Tesla магниты?

Конструкция Теслы для синхронного реактивного двигателя с постоянными магнитами Raven включает в себя статор с обмоткой и ротор с встроенными магнитами .

Имеют ли асинхронные двигатели переменного тока магниты?

Никола Тесла изобрел асинхронный двигатель в 1883 году.По сути, это та же базовая конструкция статора, что и у постоянного двигателя, но без постоянных магнитов . Его основной принцип работы заключается в том, что магнитное поле, создаваемое в статоре, создает противоположный ток в стержнях ротора.

Что делают щетки в двигателе?

Кнопка «Вернуться к началу»

почему бы нам не использовать магниты для получения электричества

Почему мы не используем магниты для производства электроэнергии?

Проще говоря: Магниты не работают .Сила, которую они оказывают на заряд, всегда перпендикулярна движению заряда, поэтому передаваемая энергия равна нулю.

Почему мы не используем магниты для выработки электричества?

Поскольку магниты не содержат энергию , но они могут помочь контролировать ее… «Когда эти заряженные частицы движутся мимо магнитов внутри турбин, они создают вокруг себя поле, которое воздействует на другие заряженные частицы», — говорит Коэн-Тануги. …

Можно ли использовать магниты для выработки электричества?

Магнитные поля можно использовать для производства электричества

Перемещение магнита вокруг катушки с проволокой или перемещение катушки с проволокой вокруг магнита толкает электроны в проволоке и создает электрический ток.Генераторы электроэнергии по существу преобразуют кинетическую энергию (энергию движения) в электрическую энергию.

Почему в генераторах не используются постоянные магниты?

Обычно это синхронные двигатели. Причина, по которой постоянные магниты не используются широко, заключается в том, что они не подходят для двигателей, приводящих в движение нагрузки с чрезвычайно высокими крутящими моментами . Также мало контроля над полем, создаваемым постоянным магнитом.

Можно ли использовать магниты для вращения турбины?

Магниты важны для электрических генераторов , потому что вращение магнита рядом с катушкой провода производит электричество.Например, ветряная турбина использует ветер для вращения магнита, гидроэлектростанция делает то же самое, но с силой движущейся воды. Магнит характеризуется двумя полюсами; Север и юг.

Можно ли получить бесконечную энергию с помощью магнитов?

Магниты имеют конечную энергию .

Могут ли магниты вращать вентилятор?

Всякий раз, когда вы размещаете рядом с ним большой магнит, отталкивающая сила магнитов заставит вентилятор двигаться в постоянном движении и вращаться .Вентилятор в движении вращал двигатель и мог генерировать небольшое количество тока.

Могут ли магниты питать лампочку?

Всякий раз, когда вы соединяете катушки и магниты (в правильной ориентации и двигаясь относительно друг друга), происходит волшебство . В данном случае это эдисоновская магия зажигания лампочки. При повороте рукоятки катушка вращается внутри больших U-образных магнитов.

Производят ли сильные магниты больше электричества?

1 Ответ. Да, удвоит Гаусс, удвоит выходное напряжение , но только если форма магнита останется прежней.[ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ О БЕЗОПАСНОСТИ: маленькие дети могут защемить пальцы неодимовыми магнитами шириной более 15 мм.

Притягивают ли магниты молнии?

Есть причина, по которой металл притягивает молнии лучше, чем другие материалы. : электрические токи вызывают формирование вокруг них магнитных полей. Удары молнии представляют собой быстро движущиеся электрические токи, а движение электрических зарядов создает магнитное поле.

Используются ли в двигателях магниты?

Поняв, как работает двигатель, вы можете многое узнать о магнитах, электромагнитах и ​​электричестве в целом.Электродвигатель использует магниты для создания движения . … Итак, если у вас есть два стержневых магнита с концами, помеченными «север» и «юг», то северный конец одного магнита будет притягивать южный конец другого.

Нужны ли генераторам магниты?

С помощью магнитов генератор может преобразовывать механическую энергию в электрическую и обеспечивать электричеством, которое нам нужно для многих вещей.

Может ли магнитный генератор питать дом?

Низкое энергопотребление:

Магнитный генератор способен обеспечить необходимое количество энергии для всего дома с .Непотребляемую нагрузку для дома можно накапливать за счет аккумуляторов, заряжая их, которые подключены к генератору.

Как долго служат магниты?

Как долго работает постоянный магнит? Постоянный магнит, если его хранить и использовать в оптимальных рабочих условиях, сохранит свой магнетизм в течение многих лет . Например, считается, что неодимовый магнит теряет примерно 5% своего магнетизма каждые 100 лет.

Почему бесплатная энергия невозможна?

Машины свободной энергии не работают .Никакая машина не может создать энергию из ничего, так как это нарушило бы закон сохранения массы-энергии, который является фундаментальным и универсальным. Закон сохранения массы-энергии гласит, что масса-энергия никогда не может быть создана или уничтожена.

Как работают магниты в турбинах?

Асинхронные генераторы используют электромагниты , встроенные в узел ротора , для создания магнитного поля. Эти электромагниты потребляют небольшое количество тока от энергосистемы для создания магнитного поля в роторе, которое затем вращается внутри генератора рядом с неподвижными катушками проволоки.

Могут ли магниты двигаться вечно?

Магнитные вечные машины никогда не смогут работать, потому что магниты со временем изнашиваются . … Но даже если бы вы могли сделать действительно постоянный магнит, который никогда не теряет своего магнетизма, ни один механизм, использующий магниты, не будет двигаться постоянно.

Могут ли магниты создавать гравитацию?

Тот факт, что магниты имеют два полюса, а противоположные полюса магнитов создают силу притяжения. Это показывает, что Магниты можно использовать для создания искусственной гравитации .Однако, чтобы создать такую ​​гравитацию, сила магнитов должна быть достаточно сильной.

Как получить бесплатное электричество для дома?

Производство электроэнергии в домашних условиях

  1. Жилые солнечные панели. Каждый луч солнца, падающий на вашу крышу, — это бесплатное электричество. …
  2. Ветряные турбины. …
  3. Гибридные солнечные и ветровые системы. …
  4. Микрогидроэнергетические системы. …
  5. Солнечные водонагреватели.…
  6. Геотермальные тепловые насосы.

У динамиков есть магниты?

Динамики имеют два магнита . Электромагнит — это просто катушка проволоки, намотанная на кусок железа. Если через катушку с проводом не проходит ток, то электромагнит не намагничивается. … Конус прикреплен к электромагниту, поэтому, когда электромагнит движется, конус вибрирует, создавая звук (это просто движение воздуха).

Сколько стоит магнит?

Прикладные магниты 2 шт. Сильный неодимовый магнит N42 3 x 1/2 x 1/8 стержня, оранжевый

М.РП: ₹ 3999,00
Цена: ₹ 2 479,00
Вы экономите: ₹1 520,00 (38%)
Включая все налоги

Электровентилятор имеет магнит?

Магниты используются во многих широко используемых устройствах. Они есть в любой машине, у которой есть мотор. Это включает в себя вентиляторы, стиральные машины и автомобили. В двигателях используются магниты и катушки с проволокой для преобразования электрической энергии в движение.

Что произойдет, если намотать медную проволоку на магнит?

Когда электрический ток движется по проводу, он создает магнитное поле. Если вы намотаете проволоку вокруг и вокруг, она усилит магнитную силу , но она все равно будет довольно слабой. Помещение куска железа или стали внутрь катушки делает магнит достаточно сильным, чтобы притягивать предметы.

Почему стрелка компаса указывает на север?

Северный полюс магнита компаса указывает на север.… Южный магнитный полюс Земли находится недалеко от географического севера Земли. Северный магнитный полюс Земли находится недалеко от географического юга Земли. Вот почему северный полюс компаса указывает на север, потому что это , где расположен южный магнитный полюс Земли, и они притягивают .

Как магниты и медные провода генерируют электричество?

Вы также можете создавать электричество, используя провод и магнит! Если вы перемещаете магнит вперед и назад по проводу, соединенному в замкнутый контур , вы создадите ток в проводе.Перемещение магнита изменяет магнитное поле вокруг провода, и изменяющееся магнитное поле выталкивает электроны через провод.

Почему существует магнетизм?

Магнетизм вызван движением электрических зарядов . Каждое вещество состоит из крошечных единиц, называемых атомами. В каждом атоме есть электроны, частицы, которые несут электрические заряды. … Их движение генерирует электрический ток и заставляет каждый электрон действовать как микроскопический магнит.

Как электричество связано с магнитами?

Электричество и магнетизм тесно связаны. Текущие электроны создают магнитное поле , а вращающиеся магниты создают электрический ток. Электромагнетизм представляет собой взаимодействие этих двух важных сил.

Действительно ли собаки рисуют молнии?

Правда: Конечно, собак притягивают молнии — ЕСЛИ они прикованы к громоотводам. … Так что, если ваша собака не привязана к громоотводу, будьте уверены, Фидо привлечет смертоносную молнию не больше, чем человек.

Вода притягивает молнии?

Вода не «притягивает» молнии .Зато очень хорошо проводит ток. Неясно, как далеко молния проходит через воду. Люди были убиты или ранены в результате прямых или непрямых ударов, когда они находились в воде или на ней, на лодках, доках, пирсах, прибоях, досках для серфинга, каноэ, во время рыбалки и т. д.

Может ли молния пройти сквозь стекло?

Молния взорвет оконное стекло до того, как пройдет сквозь стекло . Грозовая молния настолько быстра, что даже если бы она попала в окно, оно разбилось бы от жары и скорости.… Молния также может проходить через любые металлические провода или прутья в бетонных стенах или полах.

Используются ли в электромобилях постоянные магниты?

Использование в электромобилях

В последних моделях Tesla с двумя двигателями используется комбинация двигателя с постоянными магнитами сзади и традиционного асинхронного двигателя спереди.

Все ли двигатели имеют постоянные магниты?

В настоящее время для электродвигателей используется несколько типов материалов с постоянными магнитами. Каждый вид металла имеет свои преимущества и недостатки. Постоянные магниты едва ли являются постоянными и имеют ограниченные возможности . На эти материалы можно воздействовать определенными силами, чтобы размагнитить их.

Все ли двигатели постоянного тока имеют магниты?

Кнопка «Вернуться к началу»

Оптимизация дизайна внутреннего генератора с постоянными магнитами нового типа для увеличения запаса хода электромобиля предложен ротор с параллельными тангенциальной и радиальной магнитопроводами.На основе закона Ома и закона Кирхгофа для магнитных цепей разработаны эквивалентные магнитные цепи для полюсов ротора. Предварительно определены структурные параметры генератора. В то же время, с помощью метода Тагучи и анализа конечных элементов полюса ротора генератора оптимизированы для улучшения магнитной плотности воздушного зазора, зубчатого момента и искажения формы волны противо-ЭДС. Наконец, обоснованность предлагаемых методов проектирования подтверждается аналитическими и экспериментальными результатами.

1. Введение

Электрические транспортные средства широко используются в повседневной жизни людей благодаря их преимуществам низкого уровня загрязнения окружающей среды, низкого уровня шума и отсутствия выбросов. Но ограниченный ассортимент стал узким местом, сдерживающим его развитие. До того, как технология хранения аккумуляторных батарей электромобилей совершила крупный прорыв, добавление генератора увеличенного диапазона для электромобилей было одним из важных способов увеличения срока службы [1, 2]. Итак, генераторное устройство является ключевым компонентом системы электроснабжения электромобилей.С совершенствованием электрического автомобиля энергопотребление увеличивается, и кремниевый выпрямительный генератор не может удовлетворить потребности электрооборудования в энергопотреблении. Тем не менее, генератор с постоянными магнитами возбуждается постоянными магнитами без электрической обмотки возбуждения и имеет преимущества простой конструкции, высокой удельной мощности, высокой надежности и т. д., поэтому он имеет широкие рыночные перспективы в системе электропитания электромобилей. [3, 4].

В литературе [5] предложен новый двухрадиальный синхронный генератор с постоянными магнитами для поверхностного и внутреннего монтажа с использованием метода эквивалентной магнитной цепи (ЭМС).Проанализированы магнитная проницаемость и магнитная проницаемость генератора, определены оптимальные конструктивные параметры генератора. Одно исследование [6] показало, что при использовании метода установки уровня для оптимизации синхронного генератора с постоянными магнитами зубчатый крутящий момент генератора снижается, а производительность двигателя улучшается. В литературе [7] предложен генератор с аксиальной магнитной цепью, в котором полюс ротора состоит из сердечника и ПМ, а за счет оптимизации формы магнитного полюса снижается содержание гармоник.В литературе [8] представлен новый тип конструкции ротора, в котором основной магнитный поток и поток рассеяния ПМ рассчитываются методом ЭМС, итерация не сходится при сильном насыщении железного сердечника. В литературе [9] установлена ​​модель ЭМС холостого хода для поверхностного и внутреннего синхронного двигателя с постоянными магнитами и модель ЭМС при реакции якоря. Решены магнитное поле воздушного зазора и противо-ЭДС якоря двигателя; точность аналитического расчета подтверждается результатами конечных элементов.В литературе [10] используется генетический алгоритм и оптимизация роя частиц для улучшения комплексной производительности двигателя, но определение и анализ решения целевой функции в этих алгоритмах довольно сложны, что не только затрудняет реализацию быстрого расчета оптимальных параметров, но и имеет определенную локализацию в многокритериальном оптимизационном дизайне. Однако метод Тагучи представляет собой алгоритм локальной оптимизации, который может реализовать многокритериальную оптимизационную схему генератора.Он не только может реализовать быстрый дизайн генератора, но также имеет высокую точность проектирования. В последние годы он широко используется в области разработки и проектирования генераторов [11, 12].

Для точного проектирования и анализа взаимосвязи между выходными характеристиками генератора с постоянными магнитами с тангенциальной и радиальной параллельной магнитной цепью (ITQPMG) определяются параметры магнитного полюса. При построении модели ЭМС предварительно определяют параметры магнитного полюса, а затем оптимизируют их методом Тагучи.В данном исследовании в качестве горизонтальных переменных выбраны параметры магнитного полюса. Реализована многокритериальная оптимизация выходных характеристик, таких как пиковое значение магнитной плотности воздушного зазора, скорость искажения формы волны обратной ЭДС без нагрузки и пиковое значение зубчатого крутящего момента, поэтому может быть получена оптимальная комбинация параметров для улучшения производительности. ITQPMG.

2. Определение основных параметров

Магнитопровод обычного генератора с ПМ делится на радиальное и тангенциальное направления.Хотя генератор радиальной магнитной цепи имеет меньшую утечку, а форма волны обратной ЭДС имеет хорошие синусоидальные свойства, пиковое значение плотности потока воздушного зазора ниже. Внутренний радиальный генератор с постоянными магнитами (IRPMG) показан на рисунке 1 (a); когда утечка генератора тангенциальной магнитной цепи велика, тангенциальные магнитные полюса могут производить определенную степень эффекта скопления магнитов. Таким образом, пиковое значение плотности воздушного зазора высокое, а скорость искажения формы волны обратной ЭДС низкая [13].Внутренний тангенциальный генератор с постоянными магнитами (ITPMG) показан на рисунке 1(b). В этом исследовании обсуждаются преимущества двух типов генераторов магнитной цепи с постоянными магнитами, и предлагается новый тип генератора с постоянными магнитами, который уменьшает утечку магнетизма между магнитными полюсами и стремится к синусоидальной форме волны обратной ЭДС. Радиальный и тангенциальный потоки вместе создают поток и синтезируют его в воздушном зазоре, что имеет значительный эффект концентрации магнитного поля, компенсирует подавление сигналов обратной ЭДС и повышает эффективность генератора.Структура ITQPMG показана на рисунке 1(c). Первоначальные параметры дизайна перечислены в таблице 1.

4 4 11
Статор внутренний диаметр (мм) 106
Статор наружный диаметр (мм) 135
Осевая длина (мм) 30
Длина воздушного зазора (мм) 0.5
Количество слотов статора 36 3
номинальная мощность (W) 500
29 28
Номинальная скорость (R / мин) 4000
пары полей 6 6 9
11

3. Создание и анализ EMC Model

в соответствии с формой макета PM и характеристики топологической структуры ротора, модель ЭМС установлена ​​в режиме холостого хода генератора.Модель состоит из двух независимых путей потока: первый путь магнитного потока представляет собой замкнутый магнитный путь, независимо образованный тангенциальными ПМ, а вторые пути потока представляют собой замкнутые магнитные цепи, образованные двумя последовательными радиальными прямоугольными соединениями с ПМ. Путь основного потока и путь потока рассеяния нового типа конструкции генератора с постоянными магнитами показаны на рисунке 2, а эквивалентная магнитная цепь ITQPMG показана на рисунке 3.



в состоянии нагрузки прямая осевая составляющая реакции якоря равна F d  = 0.Согласно закону Ома и закону Кирхгофа для магнитных цепей можно установить модель ЭМС следующим образом: где F мТл — эквивалентная магнитодвижущая сила тангенциальной ПМ стали, H c — коэрцитивная сила ПМ, b мТл — толщина тангенциальной стали с ПМ в направлении намагничивания, F mQ — эквивалентная магнитодвижущая сила радиальной стали с ПМ, F d — d оси якоря реакция, G mT – проницаемость тангенциальной стали PM, G mQ – проницаемость радиальной стали PM, G Tl – проницаемость тангенциальной стали PM, G Ql — проницаемость радиальной стали PM, G r1 — проницаемость между сердечником ротора и воздушным зазором, G r2 — проницаемость ротора сердечник между двумя радиальными стальными пластинами, G g — проницаемость воздушного зазора между ротором и статором, G t — проницаемость зубца статора, G ts — проницаемость пыльника статора, г г y y — это проницаемость аллея статора, Φ MT MT — это поток, предоставляемый тангенциальной сталью, Φ MQ — это поток, предоставляемый радиалом PM, φ QL поток рассеяния радиальной стали с ПМ, φ Tl — поток рассеяния радиальной стали с ПМ, φ U — эффективный поток.

Формула расчета фазной противо-ЭДС генератора: где — частота генератора; K w – витковый коэффициент обмотки якоря; , где K d — коэффициент распределения; , где – количество пазов на полюс каждой фазы; , где Z s – количество пазов статора и m – количество фаз, m  = 3; K p – коэффициент ближнего действия; , , где шаг намотки; K φ – волновой коэффициент потока воздушного зазора, K φ  = 1.11; N – витки обмотки якоря каждой фазы.

Окружной поток воздушного зазора, создаваемый сталью PM в роторе, может быть выражен в следующей формуле расчета: где D — диаметр ротора, — механический коэффициент дуги полюса генератора, — коэффициент дуги магнитного полюса, — остаточная плотность потока и осевая длина генератора.

В этой конструкции используется метод соединения звездой, поэтому обратная ЭДС холостого хода равна умножению на номинальное напряжение.Следовательно, ширина тангенциальной стали PM составляет 11 мм, толщина в направлении намагничивания составляет 4 мм, ширина радиальной стали PM составляет 6 мм, толщина в направлении намагничивания составляет 2 мм, а глубина имплантации радиальный ПМ 14 мм.

4. Оптимальная конструкция полюса ротора

Размер и положение полюса ротора существенно влияют на производительность генератора с постоянными магнитами. Однако параметры магнитного полюса, рассчитанные методом ЭМС, могут быть не лучшими рабочими параметрами, поэтому необходимо оптимизировать конструкцию полюса ротора.Метод Тагути — это алгоритм локальной оптимизации, который может одновременно оптимизировать несколько целей. Создав ортогональную тестовую таблицу, можно рассчитать оптимальную комбинацию параметров многокритериальной оптимизации с наименьшим временем эксперимента. В этом исследовании метод Тагучи используется для оптимизации полюсов ротора ITQPMG.

4.1. Схемы испытаний

Для генератора с параллельным магнитопроводом параметры ФЭУ и радиальная глубина имплантации ФЭУ имеют большое влияние на характеристики [14].Таким образом, в этом исследовании есть три цели оптимизации, такие как пиковое значение зубчатого крутящего момента ( T ), пиковое значение плотности потока воздушного зазора ( G ) и коэффициент искажения холостого хода. обратная ЭДС ( K r ). Ширина тангенциального ПМ ( h мТл ), толщина направления намагничивания тангенциального ПМ ( b мТл ), ширина радиального ПМ ( h мТл ), толщина направления намагниченности радиального ФЭУ ( b mQ ) и глубины имплантации радиального ФЭУ ( b ) выбраны в качестве переменных.Экспериментальные результаты матрицы и конечные элементы показаны в таблице 2.

9

Параметры H MT (мм) B MT (мм) H MQ MQ (мм) B MQ (мм) MQ (мм) B (мм) 9 (мм)

4 4 4 2 10 10 9 9 11 3 5 3 12 9
фактор уровня 3 12 4 6 4 14
Уровень фактора 4 13 5 5 7 5 16

формула расчета коэффициента искажения формы сигнала обратной ЭДС для генератора с постоянными магнитами [15–17]: где U N – амплитуда N -й гармоники.

В соответствии с факторами и уровнями в Таблице 2 устанавливается экспериментальная матрица. Если в традиционном методе оптимизации с одной переменной и одной целью используются эксперименты, оптимизационный дизайн многопараметрического и многоцелевого генератора с постоянными магнитами может быть завершен методом Тагучи только с 16 экспериментами. Устанавливается ортогональная экспериментальная матрица влияющих факторов, и результаты эксперимента решаются с помощью программного обеспечения для анализа методом конечных элементов.Результаты экспериментального ортогонального стола и моделирующего раствора показаны в таблице 3.

9099 9 (T) 9044 1 9 9
N Экспериментальная матрица K R (%) T (N · M) г (T)
H MT (мм) MT (мм) B MT (мм) H MQ (мм) B MQ MQ (мм) B (мм)
9049 7 9 9
1 1 1 1 1 47.1 0,58 0,51
2 1 2 2 2 2 40,2 0,81 0,63
3 1 3 3 3 3 3 3 36.2 1,04 0.04 0.74
4 1 4 4 4 4 31.4 0.32 0.83
5 2 1 2 3 4 45,3 0,75 0,58
6 2 2 1 4 3 41,8 0,85 0,62
7 2 3 4 1 2 35,8 1,12 0,80
8 2 4 3 2 1 31.4 1,29 0,82
9 3 1 3 4 2 43,1 1,04 0,69
10 3 2 4 3 3 1 3 399 1.37 0,79
11 3 3 3 1 2 4 36.2 0.17 0.75
12 3 4 2 1 3 30,5 1,16 0,81
13 4 1 4 2 3 42,6 1,22 0,74
14 4 2 3 1 4 40,4 1,46 0,80
15 4 3 2 4 1 35.8 1,17 0,76
16 4 4 1 3 2 31,4 1,33 0,84

По по формуле вычисляется среднее значение решения в таблице 3: где n — время эксперимента и S i — среднее значение целевой производительности i -го раза.

Результаты расчета отображаются в таблице 4.


Указатель оптимизации 9 K R (%) T (N · м) г (T)

м 38 1105 0,105 0,73 0,73

затем, среднее значение каждого фактора уровня параметра рассчитывается удельная целевая производительность: где M xi — среднее значение показателя эффективности при i -м коэффициенте параметра x , M x 9069 параметр x при определенном эксперименте, а J , k , l и n — порядковые номера эксперимента. эксперимент.

Для облегчения комплексного анализа изменение показателей в зависимости от уровня факторов представлено пунктирными линиями, как показано на рисунках 4–6.




Из рисунков 4–6 видно, что эти три набора горизонтальных комбинаций предназначены для оптимизации отдельных показателей эффективности. Например, учитывая влияние трех показателей производительности на ITQPMG, необходимо проанализировать дисперсию для дальнейшего анализа влияния изменений каждого параметра на различные показатели производительности и определить параметры.Изменяя пропорции влияния на его показатели производительности и получая результаты оптимизации, получаем где s — влияние таких факторов, как , , , , и ; S ( s ) – дисперсия индекса производительности по параметру s ; M ( s ) — общее среднее значение индекса производительности. Результаты расчета дисперсии отражают долю факторов разного уровня в каждом тестовом показателе. Результат S ( s ) показан в таблице 5.


Параметры S Kr S Т S G
Отклонение Доля (%) Дисперсия Пропорция (%) доля пропорция


H MT 0.396 0.85 0,0210 23,28 0,0016 16,50
б мТл 24,760 53,65 0,0180 19,96 0,0053 54,64
ч Mq 20.743 20.743 45.00 45.00 0,0490 54.32 0.0020 20.62 20.62
B MQ 0.116 0,35 0,0003 0,33 0,00005 0,51
б 0,072 0,15 0,0019 2,11 0,00075 7,73
Итого 46,087 100 0.0902 0.0902 100 0.00970 100 100

4.2. Определение итоговой схемы оптимизации

Как видно из табл. 5, размер дисперсии может напрямую отражать долю влияния параметров оптимизации на показатели эффективности [18, 19].Параметр b mT оказывает наибольшее влияние на пик магнитной плотности воздушного зазора и форму волны противо-ЭДС генератора с постоянными магнитами. По сравнению с долей S Kr и S G ширина тангенциальной стали PM h mT оказывает большое влияние на зубчатый крутящий момент генератора PM. Толщина направления намагничивания радиальной ПМ стали b mQ и глубина имплантации ПМ стали b оказывают наибольшее влияние на пиковое значение магнитной плотности воздушного зазора.

В соответствии с приведенным выше анализом, выбор всех факторов должен быть основан на стандарте оптимизации скорости искажения формы обратной ЭДС без нагрузки, пикового значения максимальной магнитной плотности воздушного зазора и пикового значения минимального зубчатого крутящего момента. Наконец, комбинация параметров [ h mT (1) b mT (4) h mQ (1) b mQ (3) равна 2 b (3) определено как лучшее сочетание.Направление намагниченности тангенциальной стали ПМ составляет 5 мм, ширина радиальной прямоугольной стали ПМ составляет 4 мм, толщина направления намагничивания радиальной прямоугольной стали ПМ составляет 4 мм, а радиальная прямоугольная сталь ПМ имплантирована глубоко. Глубина имплантации стали PM составляет 12 мм.

5. Результат анализа методом конечных элементов

Чтобы убедиться в превосходстве оптимизированного генератора с постоянными магнитами, сравниваются и анализируются исходная расчетная структура, рассчитанная методом ЭМС, и оптимизированные параметры конструкции, полученные методом Тагучи.В случае одинаковой конструкции статора, вида обмотки, диаметра ротора, листа из кремнистой стали и материала с ПМ двух упомянутых выше генераторов с ПМ оба сравниваются и анализируются методом конечных элементов.

На рис. 7 представлена ​​кривая обратной ЭДС без нагрузки для двух циклов до и после оптимизации. Можно видеть, что пиковое значение волны противо-ЭДС без нагрузки перед оптимизацией имеет очевидную депрессию, а форма волны противо-ЭДС без нагрузки оптимизированного ITQPMG ближе к синусоидальной волне.Показано, что синусоидальная форма волны ЭДС может быть получена за счет оптимизированной конструкции.


На рис. 8 показана амплитуда каждой гармоники в обратной ЭДС холостого хода до и после оптимизации. Видно, что амплитуда основной волны до оптимизации составляет 36,77 В, скорость искажения формы волны составляет 45%, амплитуда основной волны после оптимизации составляет 38,63 В, а скорость искажения формы волны составляет 33%.

На рис. 9 показан зубчатый момент до и после оптимизации генератора.Видно, что оптимизированный зубчатый момент уменьшается с 1,12 Н·м до 0,55 Н·м после оптимизации, что уменьшается примерно на 51%.


На рис. 10 показана картина изменения пикового значения магнитной плотности воздушного зазора вдоль осевого и радиального направлений ротора до и после оптимизации. Видно, что пиковое значение магнитной плотности воздушного зазора до оптимизации составляет 0,83 Тл и появляется в положении 12 мм в осевом направлении и 94 мм в радиальном направлении, в то время как оптимизированное пиковое значение магнитной плотности воздушного зазора равно 1.12 T, он появляется на расстоянии 5 мм по оси и 27 мм по окружности. По сравнению с оптимизацией пиковое значение магнитной плотности воздушного зазора было улучшено примерно на 35%.

Чтобы проверить преимущества ITQPMG, его сравнили с эффективностью двух других традиционных генераторов с постоянными магнитами, как показано на рисунке 11. С увеличением скорости эффективность ITQPMG выше, чем у двух других традиционных генераторов. Генераторы ПМ. Максимальная эффективность ITPMG равна 86.5%, а максимальная эффективность IRPMG составляет 88,6%, тогда как максимальная эффективность ITQPMG может достигать 91,2%. Это связано с тем, что ITQPMG не только имеет меньшую магнитную утечку, но также имеет значительный эффект магнитного скопления.


6. Тест производительности

Фотографии показаны на рис. 12, а система тестирования генератора и ее принципиальный блок показаны на рис. 13. Рабочий процесс системы тестирования генератора в основном контролируется IPC для контроля скорости. частоты двигателя, чтобы изменить скорость ITQPMG и электронной нагрузки для тестирования.Чип сбора данных и блок обработки сигналов используются для сбора и анализа сигналов напряжения, тока и скорости. Затем тестовые данные возвращаются в электрический блок управления для завершения автоматической регулировки электронной нагрузки, тем самым завершая проверку производительности генератора.


Экспериментальная платформа приводится в движение частотно-регулируемым двигателем мощностью 11 кВт в качестве приводного двигателя для работы генератора, и соответственно проводятся эксперименты без нагрузки и под нагрузкой.

Когда прототип ITQPMG работает с номинальной скоростью 4000 об/мин, кривая противо-ЭДС без нагрузки до и после оптимизации показана на рис. 14. Можно видеть, что оптимизированная кривая противо-ЭДС без нагрузки ближе к синусоиде, пиковое значение противо-ЭДС холостого хода увеличивается, а скорость искажения формы волны уменьшается. Экспериментальный тест в основном согласуется с результатом метода конечных элементов.

Наконец, в случае мощности нагрузки 480 Вт, 500 Вт и 520 Вт проводится испытание нагрузочной способности оптимизированного ITQPMG, и экспериментальные результаты показаны в таблице 6.

480 26.8 26.8 26.8 91994 480 91 768 4800

Скорость (R / Min) нагрузки (W) Выходное напряжение (V)

2000 26.8
500 500 26.6 520 520 26.2


4000 4000 28.3
8 500 28.4
520 28,3

480 28,6
500 28,6
520 28,5

Из таблицы 6 видно, что выходное напряжение поддерживается на уровне 26,2 В∼28,6 В при частоте вращения генератора 2000 об/мин∼4800 об/мин и мощности нагрузки 480 Вт∼520 Вт, что соответствует проектным требованиям.

7. Заключение

Разработан новый тип топологии ротора генератора с ПМ с тангенциальным магнитопроводом и радиальным магнитопроводом, которые обеспечивают общее магнитное поле воздушного зазора. Эта структура имеет меньший магнитный поток, меньший вращающий момент и значительный эффект магнитного скопления.

Предварительно определены конструктивные параметры генератора с ПМ аналитическим расчетом методом ЭМС и введен метод Тагучи для оптимизации многокритериального проектирования тангенциальной и радиальной параллельной магнитопроводов генератора с ПМ.Получена оптимальная комбинация ITQPMG. В сочетании с методом конечных элементов результаты оптимизации сравниваются и анализируются. Момент зубчатого зацепления уменьшен на 51%, магнитная плотность воздушного зазора увеличена на 35%, пиковое значение формы волны обратной ЭДС без нагрузки уменьшено на 12%, а форма волны ближе к синусоиде.

Тест производительности проводится при различных скоростях вращения и мощности нагрузки. При изменении скорости генератора от 2000 об/мин до 4800 об/мин и мощности нагрузки от 480 Вт до 520 Вт выходное напряжение поддерживается на уровне 26.2 В∼28,6 В, который имеет отличные характеристики регулятора.

Доступность данных

Данные, использованные для поддержки результатов этого исследования, включены в статью.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Вклад авторов

М. С. построил эквивалентную модель магнитной цепи и написал большую часть статьи. X. Z. предложил новый тип строения двигателя. QD проанализировал анализ генератора методом конечных элементов.Л. С. оптимизировал параметры магнитного полюса генератора. X. М. отвечал за анализ уравнений и рисование некоторых диаграмм.

Благодарности

Эта работа была поддержана грантами Национального фонда естественных наук Китая (проект № 51875327) и Фонда естественных наук провинции Шаньдун (проекты № ZR2018LE010 и ZR2017MF045).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.