PL224017B1 - Uzwojenie trójfazowe stojana bezrdzeniowego generatora tarczowego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest uzwojenie trójfazowe stojana generatora tarczowego bezrdzeniowego, stosowanego w małych elektrowniach wiatrowych bez przekładni mechanicznej.

Znane są uzwojenia stojanów generatorów tarczowych wykonywane głównie, jako konstrukcje rdzeniowe. W rozwiązaniach tych uzwojenie nawinięte jest na pakietowanym bądź litym rdzeniu. Istnieją również rozwiązania bezrdzeniowe. Jednak wykonywanie w ten sposób uzwojenia nastręcza osobie nawijającej wiele trudności. Musi ona używać skomplikowanej technologii łączenia cewek uzwojenia. Często jest niemożliwym wykonanie uzwojenia jednowarstwowego, nie mówiąc o dwuwarstwowymi, zwłaszcza, gdy mamy do czynienia z większą liczba cewek oraz z dużą liczba zwojów w cewce.

Znany jest opis patentowy PL/EP 1820252 T3 przedstawiający urządzenie i sposób uzwajania wirnika tarczowego silnika tarczowego. Rozwiązanie to dotyczy urządzenia do produkcji silnika prądu stałego z komutatorem mechanicznym. Jest to inna konstrukcja wirnika, wirnik wirujący i inna technologia wytwarzania. W opisie patentowym GB 2 381 958 A przedstawiono rozwiązanie polegające na nawijaniu, za pomocą jednego odcinka drutu nawojowego, kilku cewek tworzących warstwę uzwojenia. Jedna warstwa tworzy jedną fazę uzwojenia. Uzwojenie trójfazowe uzyskuje się nakładając na siebie trzy warstwy, co jest widoczne na rysunku fig. 1. Tym samym uzwojenie jest stosukowo grube, co jest jego poważną wadą, gdyż w wirniku nie ma ferromagnetyka i wirnik dla strumienia wzbudzenia stanowi szczelinę powietrzną. W rozwiązaniu przedstawionym w opisie patentowym WO 2012/128646 A1 opisano uzwojenie wykonywane z drutu płaskiego lub folii. Każda cewka uzwajana jest oddzielnie i umieszczana w odpowiednim miejscu stojana. W przedstawionym rozwiązaniu bardzo duże znaczenie ma kształt poszczególnych cewek oraz ich ułożenie. Wadą przedstawionego rozwiązania jest konstrukcja wymagająca bardzo dużego nakładu pracy, a przez to czasochłonna.

Uzwojenie trójfazowe stojana bezrdzeniowego generatora tarczowego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że jest rozpięte na niemagnetycznych kołkach osadzonych w pierścieniu wykonanym z materiału niemagnetycznego z wsuwanymi uzwojonymi cewkami, łączonymi w trójfazowe uzwojenie dwuwarstwowe tak, że gałąź z końcem nawijanej poprzedzającej cewki danej fazy znajduje się przy gałęzi z początkiem nawijanej następnej cewki tej samej fazy i obie gałęzie rozpięte są na tej samej parze kołków. Gałęzie z początkami nawijanych cewek znajdują się po jednej stronie kołków, a gałęzie z końcami po ich drogiej stronie.

Zaletą takiego rozwiązania jest to, te generatory z takim uzwojeniem nie posiadają momentu zaczepowego — brak generacji drgań własnych przez generator. Zastosowanie takiego stojana praktycznie eliminuje zawartość wyższych harmonicznych w indukowanym napięciu.

Przedmiot wynalazku zilustrowano w przykładzie rozwiązania na rysunkach, na których: fig. 1 przedstawia widok pierścienia z kołkami, a fig. 2 widok uzwojenia rozpiętego na kołkach. Uzwajanie trójfazowego stojana bezrdzeniowego generatora tarczowego polega tym, że cewki 2 uzwojenia rozpięte są na niemagnetycznych kołkach 1 rozmieszczonych na pierścieniu wykonanym również z materiału niemagnetycznego. Cewki 2 można wsuwać pojedynczo, bądź po kilka cewek wcześniej ze sobą połączonych. Końcówki cewek 2 łączone są w trójfazowe uzwojenie dwuwarstwowe tak, że gałąź z końcem nawijanej poprzedzającej cewki 2.2 danej fazy znajduje się przy gałęzi z początkiem nawijanej następnej cewki 2.3 tej samej fazy i obie gałęzie rozpięte są na tej samej parze kołków 1. Uzwojenie trójfazowe powstaje przez połączenie początku nawijanej cewki 2.3 z początkiem poprzedzającej cewki 2.1 tej samej fazy oraz połączenie końca nawijanej cewki 2.4 z końcem poprzedzającej cewki 2.2. Czynność ta jest powtarzana dla wszystkich cewek 2 w danej fazie.

Zastosowanie w konstrukcji stojana pierścienia z kołkami wykonanymi z materiału niemagnetycznego powoduje uproszczenie sposobu nawijania uzwojenia. Kołki określają położenie cewek, powodują, iż cewki nie zmieniają odległości od osi wzdłużnej uzwojenia. Zastosowanie kołków pozwala na tworzenie uzwojeń dwuwarstwowych wielobiegunowych generatorów przeznaczonych dla niskich prędkości obrotowych, co do tej pory stwarzało liczne problemy. W takim rozwiązaniu na parze kołków podparte są gałęzie dwóch cewek danej fazy: gałąź z końcem cewki poprzedzającą oraz gałąź z początkiem cewki następnej. Upraszcza to znacznie konstrukcję uzwojenia, sposób jego formowania oraz łączenia. Kołki pozwalają na umieszczenie gałęzi cewki poprzedzającej bezpośrednio przy cewce następnej.

Claims (2)

1. Uzwojenie trójfazowe stojana bezrdzeniowego generatora tarczowego, znamienne tym, że uzwojenie rozpięte jest na niemagnetycznych kolkach (1) osadzonych w pierścieniu wykonanym z materiału niemagnetycznego z wsuwanymi uzwojonymi cewkami (2), łączonymi w trójfazowe uzwojenie dwuwarstwowe tak, że gałąź z końcem nawijanej poprzedzającej cewki (2.2) danej fazy znajduje się przy gałęzi z początkiem nawijanej następnej cewki (2.3) tej samej fazy i obie gałęzie rozpięte są na tej samej parze kołków (1).

2. Uzwojenie według zastrz. 1, znamienne tym, że gałęzie z początkami nawijanych cewek (2.1, 2.3) znajdują się po jednej stronie kołków (1), a gałęzie z końcami (2.2, 2.4) po ich stronie drugiej.