Электромашинный генератор постоянного тока “Пикар”

(51)7 02 11/00, 02 15/00 ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(57) Изобретение относится к электромашинным генераторам постоянного тока, в которых применены поддерживающие или левитационные устройства с использованием магнитного отталкивания, и может быть применено на электростанциях постоянного тока для получения больших значений тока, например, в электролизном производстве, в сварочных установках постоянного тока, в электровозном,трамвайном, троллейбусном транспорте. Технический результат, достигаемый изобретением, - снижение сопротивления в подшипниках генератора и повышение его КПД. Предложен электромашинный генератор постоянного тока, включающий статор с электромагнит ной системой, ротор, установленный на валу с зазором относительно статора на подшипниках качения,обмотку ротора, в которой наводится ЭДС, токосъемник и средство возбуждения вибрации. При этом в предлагаемом генераторе средство возбуждения вибрации выполнено в виде жестко установленного на валу ротора диска - инерционного пульсатора, на котором радиально расположеныинерциальных балансиров, представляющих собой полые камеры, в периферийных торцах которых жестко закреплены магниты, а в полостях свободно, с возможностью радиального смещения, расположеныинерциальных поршней-электромагнитов встречной полярности к торцевым магнитам. Кроме того, генератор снабжен системой питания поршнейэлектромагнитов импульсным током, а поршниэлектромагниты балансиров, оппозитно расположенных на диске инерционного пульсатора, для избежания радиальных импульсных дополнительных нагрузок на вал, выполнены с возможностью синхронного питания импульсным током. 11892 Изобретение относится к электромашинным генераторам постоянного тока, в которых применены поддерживающие или левитационные устройства с использованием магнитного отталкивания, и может быть применено на электростанциях постоянного тока для получения больших значений тока, например, в электролизном производстве, в сварочных установках постоянного тока, в электровозном,трамвайном, троллейбусном транспорте. Известен генератор постоянного тока - электрическая машина, преобразующая механическую энергию вращения в электрическую (Электромашинный генератор тока // Политехнический словарь. М. СЭ,1980, с. 614). Электрогенератор работает по принципу наведения электрического тока в проводнике,движущемся в магнитном поле. Электрогенератор состоит из ротора, статора, источника магнитного поля (обмотки или постоянного магнита) и обмотки,в которой наводится ЭДС. Для съема тока, наводимого в обмотке, предусмотрен токосъемник. Ротор установлен на валу с зазором относительно статора на подшипниках качения. Известен электромашинный генератор постоянного тока (Петров Г.Н. Электрические машины. Ч. 2. М.-Л. Гостехиздат, 1947), в состав которого входят неподвижная часть - станина или статор, внутри которой расположены полюса электромагнитов чередующейся полярности, и вращающаяся часть ротор или якорь, приводимой во вращение двигателем (двигатель внутреннего сгорания, гидротурбина,паровая машина, ветродвигатель, электродвигатель и др.). Якорь генератора выполнен из тонких листов электротехнической стали, изолированных друг от друга лаковой пленкой для устранения вихревых токов Фуко. На внешней поверхности якоря выполнены осевые впадины - пазы, в которые уложена обмотка якоря. Ротор-якорь установлен с зазором в статоре на валу на подшипниках качения. При вращении ротора в проводниках его обмотки наводится переменная ЭДС, частота которой/60, где рчисло пар полюсов ( и ),- число оборотов ротора в минуту. Переменная ЭДС, наводимая в обмотке, для получения постоянного напряжения на зажимах генератора выпрямляется при помощи механического выпрямителя - щеток и коллектора, составляющего конструктивно одно целое с ротором. Процесс преобразования механической энергии(мощности) в электрическую, осуществляемый генератором постоянного тока, связан с неизбежной потерей энергии, рассеиваемой в виде тепла. КПД генераторов постоянного тока составляет примерно 80. Часть этих потерь приходится на преодоление сопротивления трения в подшипниках. Одной из возможностей снижения сопротивления в подшипниках является наложение вибрации. В связи с этим известен электромашинный генератор постоянного тока, реализующий способ по (патент РФ 2091975, кл. Н 02 Т 11/00, 1997), и состоящий из ротора, статора с источником магнитного поля которой наводится ЭДС. Для съема тока, наводимого в обмотке, предусмотрен токосъемник. Ротор установлен на валу с зазором относительно статора на подшипниках качения. Генератор снабжен средством возбуждения вибрации, для чего зазор выполнен с возможностью пропускания сквозь него порциями горючего газа, в котором периодически при помощи импульсного разряда возбуждают волны горения газа. В генераторе, наряду с другими достигаемыми техническими результатами, вращательному движению придается пульсирующий вибрирующий характер. Однако для создания ощутимой вибрации объемы сжигаемого периодически горючего газа должны быть достаточными. Для этого пришлось увеличить зазор между ротором и статором, тогда как для обеспечения достаточно высокого КПД зазор должен быть возможно минимальным. Задача изобретения - разработать электромашинный генератор постоянного тока с альтернативным способом возбуждения вибрации при сохранении зазора между ротором и статором минимальным. Технический результат, достигаемый изобретением,снижение сопротивления в подшипниках генератора и повышение его КПД. Технический результат изобретения достигается тем, что предлагаемый электромашинный генератор постоянного тока так же, как известный, состоит из статора с электромагнитной системой, ротора, установленного на валу с зазором относительно статора на подшипниках качения, обмотки ротора, в которой наводится ЭДС, токосъемника и средства возбуждения вибрации. Однако, в отличие от известного электромашинного генератора постоянного тока, в предлагаемом средство возбуждения вибрации выполнено в виде жестко установленного на валу ротора инерционного пульсатора, выполненного в виде диска, на котором радиально расположеныинерциальных балансиров, представляющих собой полые камеры, в периферийных торцах которых жестко закреплены магниты, а в полостях свободно, с возможностью радиального смещения, расположеныинерциальных,массивных поршней-электромагнитов встречной полярности к торцевым магнитам. Генератор снабжен системой питания поршней-электромагнитов импульсным током,при этом поршниэлектромагниты балансиров, оппозитно расположенных на диске инерционного пульсатора, для избежания радиальных импульсных дополнительных нагрузок на вал, запитаны синхронно. В инерциальной вращающейся системе, что представляют собой ротор с обмоткой, вал и установленный на нем диск инерционного пульсатора сбалансирами, момент количества движения или кинетический момент М равен сумме моментов е частей М, 11892 где , ,- радиус, масса и линейная скорость вращательного движения отдельной -й части системы. В силу закона сохранения момента количества движения при изменении , как следствие, с противоположным знаком изменяется . Таким образом, при импульсном изменении положения поршней-электромагнитов в полостях балансиров линейная скорость вращательного движения становится, где. Тангенциальная составляющаяи является составляющей скорости вращения, пульсирующий характер которой возбуждает в системе вибрационный характер движения, который компенсирует часть сопротивления трения в подшипниках. При этом в силу синхронного питания оппозитных балансиров удается избежать дополнительных импульсных радиальных нагрузок на вал. Сущность изобретения поясняется чертежами на фиг. 1, где схема а) электромашинного генератора постоянного тока и б) диск инерционного пульсатора с балансирами. Предлагаемый электромашинный генератор постоянного тока состоит из статора 1 с обмоткой 2 электромагнитной системы, ротора 3, установленного на валу с зазором относительно статора на подшипниках качения 4, обмотки ротора 5, в которой наводится ЭДС, токосъемника и средства возбуждения вибрации. Средство возбуждения вибрации выполнено в виде диска инерционного пульсатора 6,жестко установленного на валу ротора 3. В теле диска 6 радиально выполненыинерциальных балансиров 7, представляющих собой полые камеры 8, в периферийных торцевых частях которых жестко закреплены магниты 9. В полостях камер 8 свободно, с возможностью радиального смещения, расположеныинерциальных поршней-электромагнитов 10 с полярностью противоположной магнитам 9. Электромагниты поршней 10 балансиров 7, оппозитно расположенных на диске 6, выполнены с возможностью синхронного питания импульсным током. Предлагаемый электромашинный генератор постоянного тока работает следующим образом. При вращении ротора 3 относительно электромагнитной системы 2 статора 1 в проводниках обмотки 5 ротора наводится переменная ЭДС. Переменная ЭДС, наводимая в обмотке, для получения постоянного напряжения на зажимах генератора выпрямляется при помощи механического выпрямителя и снимается через токосъемник. При питанииэлектромагнитов 10 поршнейбалансиров 7 импульсным током поршни 19 в силу встречной полярности отталкиваются от торцевых магнитов 9 и смещаются радиально в направлении вала, пока центробежная сила не уравновесит силу отталкивания. В паузах между импульсами центробежная сила возвращает поршни-электромагниты 10 до упора с торцевыми магнитами 9. Периодическое изменение радиального положенияинерциальных массивных поршней электромагнитов 10 приводит к изменениюскорости линейного вращательного движения ротора. Пульсирующий вибрирующий характер скорости движения ротора и, соответственно, вала снижает сопротивление трения в подшипниках 4, что, как следствие, приводит к увеличению КПД генератора. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Электромашинный генератор постоянного тока, включающий статор с электромагнитной системой, ротор, установленный на валу с зазором относительно статора на подшипниках качения, обмотку ротора, в которой наводится ЭДС, токосъемник и средство возбуждения вибрации, отличающийся тем, что средство возбуждения вибрации выполнено в виде жестко установленного на валу ротора инерционного пульсатора - диска, на котором радиально расположеныинерциальных балансиров, представляющих собой полые камеры, в периферийных торцах которых жестко закреплены магниты, а в полостях свободно, с возможностью радиального смещения, расположеныинерциальных поршнейэлектромагнитов встречной полярности по отношению к полярности торцевых магнитов. 2. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что снабжен системой питания поршнейэлектромагнитов импульсным током. 3. Генератор по п. 1 или 2, отличающийся тем,что поршни-электромагниты балансиров, оппозитно расположенных на диске инерционного пульсатора,выполнены с возможностью синхронного питания импульсным током.