ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2127939

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОРЦЕВОЙ НАБОРНЫЙ ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОР
Имя изобретателя: Манеев М.Н.; Медведев М.М.
Имя патентообладателя: Предприятие "Технократ"
Адрес для переписки: 123310, Москва, Пятницкое ш., 37-308, Манееву М.Н.
Дата начала действия патента: 1997.08.19
Изобретение относится к области
электротехники и может быть использовано в
малой и альтернативной электроэнергетике.
Предлагаемый электрический торцевой
наборный генератор состоит из кожуха, в
котором помещены статор и ротор, состоящие
из дисков, размещенных на общей оси в
чередующемся порядке. Диски содержат
некоторое одинаковое четное число катушек,
размещенных секториально с магнитными
осями, параллельными оси вращения ротора.
Катушки намотаны на сердечниках из
магнитного материала с высокой индукцией и
близкой к прямоугольной петлей гистерезиса
и скоммутированы так, что их магнитные
полюса в плоскости дисков чередуются.
Статорные диски жестко связаны с кожухом, а
роторные закреплены на полом валу и
вращаются относительно статорных. Обмотки
статорных дисков независимы, а роторных -
соединены последовательно и выведены в
полость вала. При этом, согласно
изобретению, торцевые статорные диски
снаружи закрыты замыкателями
магнитопроводов генератора, выполненными в
виде сплошных колец из того же материала,
что и сердечники статора и ротора, при этом
катушки как статора, так и ротора намотаны
так, что их магнитные полюса в плоскости
дисков чередуются. Изобретение направлено
на увеличение КПД генератора, что является
техническим результатом.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к области
электротехники и представляет собой
конструктивно новый генератор переменного
электрического тока.
Известен (патент Великобритании GB
2118376 A) генератор торцевого типа с двумя
неподвижными дисками с обмотками,
составляющими статор, между которыми
расположены вращающиеся диски ротора с
постоянными магнитами в его секторах,
являющимися индукторами. Этому генератору
свойственны существенные недостатки:
низкая магнитная индукция от постоянных
магнитов; значительное дополнительное
магнитное сопротивление за счет потерь в
материале магнитов; и, наконец,
невозможность регулирования выходного
напряжения с изменением оборотов ротора.
Предлагаемый генератор лишен этих
недостатков.
Схема (в разрезе ) конструкции
генератора представлена на фиг. 1. Генератор
состоит из роторных 1 и статорных 2 дисков,
размещенных в чередующемся порядке.
Внутренние 2 и торцевые статорные диски 3
конструктивно отличаются. Генератор
заключен в кожух 5, к которому жестко
прикреплены статорные диски. Роторные
диски 1 жестко закреплены на полом валу 4 и
вращаются вместе с ним. Обмотки 8 статорных
и роторных дисков (также показаны в разрезе).
На валу 4 также закреплена одна половина 6
вращающегося трансформатора с вторичной
обмоткой 10. Другая неподвижная его половина
7 жестко закреплена на кожухе генератора.
Внутренняя полость вала 4 предназначена для
размещения электрических элементов
питания ротора. Как статорные, так и
роторные диски представляют собой
некоторую конструкцию из непроводящего и
немагнитного материала, в которую встроены
размещенные секториально электрические
катушки 8, намотанные на специальной формы
сердечниках 13, вид которых показан на фиг. 2.
Магнитопроводы внутренних дисков, как
вращающихся, так и неподвижных, состоят из
сердечника 13 и полюсных пластин 14,
изготовленных из материала с высокой
магнитной индукцией, близкой к
прямоугольной петлей гистерезиса.
Магнитопроводы внутреннего диска в сборе (без
вмещающей, несущей конструкции) показаны на
фиг. 2 под номером 12. Пара из статорного и
роторного дисков составляет генераторную
секцию, вид которой представлен (также без
вмещающей конструкции, но с участком кожуха
5) на фиг. 3 и 4, причем на фиг. 3 показана
внутренняя, а на фиг. 4 - торцевая секции.
Торцевая секция отличается от внутренней
тем, что наружные полюсные пластины
статорного диска заменены на сплошное
кольцо, выполненное из того же материала,
что и полюсные пластины и сердечники. Они
являются замыкателями магнитопроводов
генератора. Катушки как на статорных, так и
на роторных дисках намотаны так, что их
магнитные оси параллельны оси вращения
ротора. Обмотки всех катушек на каждом
диске соединены последовательно и
электрически скоммутированы так, что когда
по ним идет ток, на плоскостях дисков их
магнитные полюса чередуются. Поэтому число
катушек на каждом диске обязательно
одинаково и четно. Электрические выводы
статорных дисков независимы, а роторных -
соединены последовательно и так, что
магнитная полярность всех катушек,
находящихся на одной линии, параллельной
оси вращения, на всех дисках - одинакова.
Выводы роторных дисков выведены в полость
вала. Вращающийся трансформатор в сборе
представляет собой две независимые обмотки
9 и 10, размещенные каждая в своей половине 7 и
6 соответственно (фиг. 1), броневого
сердечника, выполненного из того же
материала, что и сердечники. На фиг. 5 под
номерами 6 и 7 показан профиль половины
сердечника вращающегося трансформатора (общий
вид и разрез). Выводы вторичной обмотки
трансформатора выведены в полость вала.
Генератор работает обычным образом:
когда в катушках ротора течет ток
возбуждения и ротор вращается, магнитное
поле катушек ротора наводит ЭДС
электромагнитной индукции в катушках
статора и ток нагрузки, когда катушки
статора подключены к нагрузке.
Описываемый генератор предназначен
для использования в малой и альтернативной
энергетике, характерной малыми и
переменными скоростями вращения и
величинами механического момента
механического привода. Поэтому его
электрическая схема управления,
представленная на фиг. 6, содержит ряд
специальных электрических устройств для
обеспечения работы генератора в этих
условиях. Это выпрямитель-коммутатор 19
обмоток статорных дисков, буферный
аккумулятор 20, инвертор 22 и трансформатор 21
согласования с электрической сетью.
Питание возбуждения - ротора
осуществляется переменным током,
поступающим на первичную обмотку 9
вращающегося трансформатора. Ток с
вторичной обмотки этого трансформатора
выпрямляется выпрямителем 16 и
стабилизируется по величине
стабилизатором тока 17. Таким образом в
катушках ротора течет постоянный ток как по
величине, так и по направлению. Этим
достигается парирование вторичной (паразитной)
ЭДС, наводимой током нагрузки, текущим в
катушках статора. В конечном счете это
приводит к увеличению КПД генератора.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
-
Электрический торцевой наборный
генератор, состоящий из статора и ротора,
выполненных в виде дисков, размещенных в
кожухе по общей оси в чередующемся
порядке, причем статорные диски жестко
связаны с кожухом, а роторные закреплены
на валу, отличающийся тем, что диски
статора и ротора выполнены из
немагнитного материала с высоким
электрическим сопротивлением и содержат
некоторое одинаковое четное число
катушек с магнитными осями,
параллельными оси вращения ротора,
намотанных на сердечники из магнитного
материала с высокой индукцией, близкой к
прямоугольной петле гистерезиса, и
закрытых со стороны полюсов пластинами
из того же материала, что и сердечники, а
торцевые статорные диски снаружи закрыты
замыкателями магнитопроводов
генератора, выполненными в виде сплошных
колец из того же материала, что и
сердечники катушек статора и ротора, при
этом катушки как статора, так и ротора
намотаны так, что их магнитные полюса в
плоскости дисков чередуются.
-
Генератор по п.1, отличающийся
тем, что вал ротора выполнен полым, а
выводы обмоток роторных дисков выведены
в полость вала.
-
Генератор по п.2, отличающийся
тем, что он содержит трансформатор,
намотанный в броневом сердечнике, одна
половина которого содержит первичную
обмотку и жестко скреплена с кожухом, а
другая укреплена на валу и содержит
вторичную обмотку, выводы которой
выведены в полость вала.
-
Генератор по п.3, отличающийся
тем, что питание обмоток роторных дисков
обеспечивается постоянным током,
стабилизированным по величине,
поступающим в виде переменного с
вторичной обмотки трансформатора с
последующими выпрямлением и
стабилизацией.
-
Генератор по п.1, отличающийся
тем, что содержит электронный регулятор
выходного напряжения при изменении
оборотов ротора, состоящий из
выпрямителя-коммутатора обмоток
статорных дисков, буферного
аккумулятора, инвертора и согласующего
трансформатора.
Версия для печати
Дата публикации 10.12.2006гг

вверх
|