ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОРЦЕВОЙ НАБОРНЫЙ ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОР

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 выпрямителькоммутатор 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
1.
2.
3.
4.
5.
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