UA141986U - Магнітоелектричний генератор - Google Patents

Abstract

Магнітоелектричний генератор, ротор якого виконаний з двох закріплених на валу паралельних дисків, на кожному з яких на звернених одна до одної поверхнях аксіально розташовані кільцеві ряди постійних магнітів, полярність яких у ряді чергується, при цьому полюси магнітів одного ряду звернені до однойменних полюсів магнітів другого ряду, а статор має обмотки. Полюси постійних магнітів одного ряду звернені до однойменних полюсів постійних магнітів другого ряду, а обмотки статора виконані одношарово та еквідистантно на кільцевому магнітопроводі з кроком, що дорівнює половині кроку постійних магнітів і намотані "до заповнення" довжиною, що дорівнює мінімальній ширині магнітів, при цьому напрям намотування обмоток попарно змінюється на протилежний.

Description

Корисна модель належить до галузі електротехніки, а саме, до низькообертових електричних генераторів, та може бути використана, зокрема, у конструкціях вітроенергетичних установок.

Відомий низькообертовий магнітоелектричний генератор, який містить ряд обмоток статора на феромагнітних сердечниках та відповідний кільцеподібний ряд постійних магнітів ротора, зокрема, синхронна машина з постійною намагніченістю для синусоїдальної напруги, де обмотки виконані зосередженими, а не розподіленими у пазах; сердечники з обмотками чергуються з феромагнітними сердечниками без обмоток |див. пат. Російської Федерації Мо 2234788 з класів НО2К 21/24, НО2К 21/12 опублікований 20.08.2004 року в Бюл. Мо 231.

Недоліками цього магнітоелектричного генератора є низькі коефіцієнт корисної дії (к.к.д.) та питому потугу, оскільки обмотки в кожному ряді знаходяться на значній відстані одна від одної, і у момент проходження магнітів в проміжках між обмотками ЕДС не індукується.

Відомий також магнітоелектричний генератор, ротор якого оснащений постійними магнітами, а статор містить дві паралельні пластини у вигляді дисків, поміж яких розташовані обмотки статора, сердечники яких одним кінцем пов'язані з плоскими кільцевими магнітопроводами див. пат. Російської Федерації Мо 2168062 з класу РОЗО 9/00 опублікований 27.05.2001 г. в Бюл. Мо 15).

Дане технічне рішення має ті ж самі недоліки, що й описаний вище аналог: низькі коефіцієнт корисної дії та питому потугу з цієї ж причини. Крім того, при проходженні постійних магнітів ротора над сердечниками обмоток статора має місце, навіть на холостому ході, їх взаємне протягування (так званий ефект "залипання" ротора), що утруднює пуск генератора та створює інтенсивний шум при роботі.

Деяке підвищення к.к.д. генератора та усунення "залипання" забезпечує магнітоелектричний генератор, ротор якого оснащений постійними магнітами, а статор містить дві паралельні діелектричні пластини, поміж яких розташовані у два ряди багатошарові кільцеві обмотки, виконані у формі рівнобедрених трапецій, бокові сторони яких розташовані радіально відносно осі обертання ротора, а ділянки кільцевих обмоток у основі трапеції вигнуті за дугою, при цьому ці ділянки звернені у протилежні боки; ротор виконаний з двох закріплених на валу паралельних дисків, на кожному з яких на звернених одна до одної поверхнях розташовані кільцеподібні ряди

Зо постійних магнітів, полярність постійних магнітів кожного ряду чергується, при цьому полюси постійних магнітів одного ряду звернені до протилежних полюсів постійних магнітів другого ряду, причому кільцеві обмотки попарно вставлені одна в одну |див. пат. Російської Федерації

Мо 2427067 з класів НО2К 21/24, НО2К 3/24, НО2К 16/02 опублікований 20.08.2011 г. в Бюл. Мо 23).

Цей пристрій є найбільш близьким до пристрою, що заявляється, тому приймається за аналог даної корисної моделі.

Недоліком аналога є те, що його кожна обмотка, маючи вигнуті не омагнічені ділянки сумарною довжиною більше бокових ділянок омагнічення, створює втрати електроенергії, сумірні з неминучими втратами на індукування ЕДС. Це, у підсумку, призводить суттєвого зниження електричного к.к.д. генератора. Крім того, як відомо з Закону Ома для магнітного ланцюга, магнітний потік у цьому ланцюгу обернено пропорційний величині зазору в неї. У аналога цей зазор утворений за рахунок товщини багатошарової обмотки статора (див. фіг. 5 у аналогів) плюс дві товщини паралельних діелектричних пластин плюс дві величини технологічного зазору між статором та ротором (див. фіг. 1 у аналога). Тому для компенсації втрат магнітного потоку за рахунок великого зазору у магнітному ланцюгу у аналога доводиться використовувати більш потужні (сильні) постійні магніти, що неминуче призводить до збільшення їх розмірів, а отже, до збільшення маси й габаритів самого генератора.

Задачею даної корисної моделі є підвищення к.к.д. та питомої потужності генератора при зберіганні максимально низького пускового моменту.

Згідно з корисною моделлю, у магнітоелектричному генераторі, ротор якого виконаний з двох закріплених на валу паралельних дисків, на кожному з яких на звернених одна до одної поверхнях аксіально розташовані кільцеві ряди постійних магнітів, полярність яких у ряді чергується, при цьому полюси магнітів одного ряду звернені до однойменних полюсів магнітів другого ряду, а статор має обмотки, які виконані одношаровими та еквідистантно на кільцевому магнітопроводі з кроком, що дорівнюється половині кроку постійних магнітів, при цьому напрям намотування обмоток попарно змінюється на протилежний та виконується "до заповнення" довжиною, що дорівнюється мінімальній ширині магнітів.

Заявником не виявлено подібних технічних рішень у патентній, науково-технічній та іншій літературі, тобто запропоноване технічне рішення є новим у певній галузі техніки.

Подальша сутність запропонованого технічного рішення пояснюється спільно з ілюстративним матеріалом, на якому зображене наступне: фіг. 1 - запропонований магнітоелектричний генератор, вигляд збоку; фіг. 2 - розріз по А - А магнітоелектричного генератора, зображеного на фіг. 1.

Ротор пропонованого магнітоелектричного генератора виконаний з двох паралельних дисків 1 12, закріплених на валу 3. Диски 1 і 2 виготовлені з електротехнічної сталі. На звернених одна до одної поверхнях дисків 1 і 2 аксіально розташовані кільцеподібні ряди постійних магнітів 4 і 5 відповідно. У кожному кільцевому ряду магніти 4 і 5 розташовані аксіально і таким чином, що їх полярність у кожному ряді чергується. При цьому полюси постійних магнітів (4) одного ряду звернені до однойменних полюсів постійних магнітів (5) другого ряду, як це показано на фіг. 1.

Статор запропонованого магнітоелектричного генератора розташований з технологічними зазорами між рядами постійних магнітів 4 і 5 та являє собою кільцевий магнітопровід 6 з одношаровими обмотками 7. При цьому обмотки 7 розташовані на магнітопроводі 6 еквідистантно з кроком, що дорівнюється половині кроку постійних магнітів 4 і 5 та намотані "до заповнення" довжиною, що дорівнюється мінімальній ширині магнітів 4 ії 5, причому напрям намотування обмоток 7 попарно змінюється на протилежне (праве намотування "П" через дві обмотки 7, на дві обмотки 7 з лівим намотуванням тощо). Принципова схема електричного з'єднання обмоток 7 показана на фіг. 2.

Запропонований магнітоелектричний генератор працює наступним чином.

При обертанні ротора через вал З магнітосилові лінії постійних магнітів 4 і 5 за допомогою магнітопроводу 6 перетинають витки обмоток 7 та індукують в них ЕДС.

Завдяки тому, що полюси рядів постійних магнітів 4 і 5 звернені однойменними полюсами одна до одної, у кожній обмотці 7, згідно "Правилу правої руки", індукується однонаправлена

ЕДС.

Принципово, як і аналог, заявлений генератор являє собою синхронну машину двофазного змінного струму баз "залипання", але з майже подвійним електричним к.к.д. та мінімум у кілька разів більшою питомою потужністю.

Підвищення к.к.д. заявленого пристрою, у порівнянні з аналогом, пояснюється майже повною відсутністю в ньому проводу, який не приймає участі в індукуванні ЕДС, тоді як в

Зо аналога, за рахунок зовнішньої частини обмоток, вигнутих за дугою, омічні втрати електроенергії майже у два рази вище.

Значне підвищення питомою потужності заявленого пристрою (Вт/кг)у пояснюється більш ефективним використанням магнітного потоку постійних магнітів ротора, оскільки немагнітний зазор в їхніх магнітних ланцюгах, за рахунок одношарового намотування обмоток та відсутності у конструкції статора двох дієлектричних прокладок, у декілька разів менше, ніж у аналога.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Магнітоелектричний генератор, ротор якого виконаний з двох закріплених на валу паралельних

   40 дисків, на кожному з яких на звернених одна до одної поверхнях аксіально розташовані кільцеві ряди постійних магнітів, полярність яких у ряді чергується, при цьому полюси магнітів одного ряду звернені до однойменних полюсів магнітів другого ряду, а статор має обмотки, який відрізняється тим, що полюси постійних магнітів одного ряду звернені до однойменних полюсів постійних магнітів другого ряду, а обмотки статора виконані одношарово та

   45 еквідистантно на кільцевому магнітопроводі з кроком, що дорівнює половині кроку постійних магнітів і намотані "до заповнення" довжиною, що дорівнює мінімальній ширині магнітів, при цьому напрям намотування обмоток попарно змінюється на протилежний.