Низкооборотный торцовой генератор с постоянными магнитами

(51) 02 47/00 (2006.01) 02 16/00 (2006.01) 02 47/04 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ частоте вращения ротора генератора, а также технологичность изготовления низкооборотного генератора переменного тока и увеличивает удельной мощности на единицу объема при низких частотах вращения ротора. Это осуществляется за счет того, что два торцовых статора выполнены из изолированных друг от друга воздушным зазором сердечников П - образной формы, которые расположены по окружности статоров, причем П образные сердечники одного статора сдвинуты относительно таких же сердечников другого статора на одно полюсное деление, кроме того ротор находится между торцевыми статорами и содержит постоянные магниты,расположенные по окружности ротора с полюсами магнитов тангенциально при этом постоянные магниты изолированы друг от друга и от вала ротора немагнитным.(72) Исембергенов Налик Турегалиевич Исембергенова Кунумжан Шакеновна(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный технический университет имени К. И. Сатпаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(56) Предварительный патент РК 19503, Н 02 К 47/04, 2008(54) НИЗКООБОРОТНЫЙ ТОРЦОВОЙ ГЕНЕРАТОР С ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано как генератор переменного тока для ветроэнергетических установках. Данное изобретение должно обеспечивает промышленную частоту напряжения при низкой 22208 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве генератора переменного тока с постоянными магнитами для ветроэнергетических установок и малых гидроэлектростанции. Известен генератор переменного тока с постоянными магнитами Бут Д.А. Бесконтактные электрические машины Учеб. Пособие для электромех. и электроэнерг. спец. вузов. - М.Высш. Шк., 1990. - 416 с ил, стр. 76-81, с.133 - 143,который является генератором коммутаторного типа и содержит зубчатый коммутатор (ротор) магнитного потока, статор с полюсными выступами,постоянные магниты, обмотки якоря и вал. Постоянные магниты и обмотки якоря расположены на спинке статора. Недостатками данного генератора являются сложность в изготовлении, т.е. необходимость наличия штамповочного производства для изготовления зубчатого статора, а также малая удельная мощность на единицу объема при низких частотах вращения. Известен также низкооборотный генератор коммутаторного типа для ветроэнергетических установок Предварительный патент 19503,опубликованный в Бюллетене 5 от 15. 05. 2008,МПК Н 02 К 47/04 Комитета по правам интеллектуальной собственности министерства юстиции РК. Недостатком данного генератора являются низкая удельная мощность на единицу объема, так как постоянные магниты располагаются на статоре, занимая определенный объем генератора и снижая удельную мощность генератора. При низких частотах вращения генератора и заданном диаметре статора этот объем постоянных магнитов будет возрастать. Задачей изобретения является разработка низкооборотного генератора переменного тока с постоянными магнитами упрощенной конструкции,а также увеличение удельной мощности генератора при низких оборотах ротора. Данное изобретение обеспечивает хорошую технологичность изготовления низкооборотного генератора переменного тока и увеличение удельной мощности на единицу объема при низких частотах вращения ротора. Это осуществляется за счет того,что два торцовых статора выполнены из изолированных друг от друга воздушным зазором сердечников П - образной формы, которые расположены по окружности статоров, при чем П образные сердечники одного статора сдвинуты относительно таких же сердечников другого статора на одно полюсное деление, кроме того ротор находится между торцевыми статорами и содержит постоянные магниты,расположенные по окружности ротора с полюсами магнитов тангенциально, при этом постоянные магниты изолированы друг от друга и от вала ротора немагнитным материалом. Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена упрощенная конструкция низкооборотного торцового генератора с постоянными магнитами 2 на фигуре 2 представлена развернутая схема низкооборотного торцового генератора, где полюсы магнитов расположены тангенциально и постоянные магниты изолированы друг от друга и от вала ротора немагнитным материалом на фиг.3 представлена развернутая схема низкооборотного генератора при повороте ротора на одно полюсное деление , где полюсы магнитов расположены тангенциально и постоянные магниты изолированы друг от друга и от вала ротора немагнитным материалом Низкооборотный торцовой генератор с постоянными магнитами (Фиг.1) состоит из двух торцовых статора 1 и 2, на которых по окружности расположены П-образные шихтованные сердечники с обмоткой 3. Ротор 4 с постоянными магнитами (-) расположен между П-образными шихтованными сердечниками статора 1 и 2, при чем постоянные магниты (-) расположены по окружности ротора тангенциально и магниты изолированы друг от друга и от вала ротора немагнитным материалом 4(фиг.2 и 3). На валу ротора 5 посажены подшипники 6, которые с помощью передней и задней крышкой 7 крепятся к корпусу 8. Низкооборотный торцовой генератор работает следующим образом. На фиг.2 показано положение ротора относительно двух статоров, где магнитные потоки Ф от постоянных магнитов (-) замыкаются через П-образные шихтованные сердечники статора 1 и 2,образуя общий магнитный поток Ф генератора и наведя электродвижущие силы (ЭДС) в обмотках статора 3. При повороте ротора (Фиг.3) на одно полюсное делениемагнитные потоки Ф от постоянных магнитов ( - ) будут иметь обратное направление,замыкаясь через П-образные шихтованные сердечники статора 1 и 2, также образуя общий магнитный поток Ф генератора и наведя электродвижущие силы (ЭДС) в обмотках статора 3 обратной полярности. При дальнейшем повороте ротора (Фиг.2) магнитные потоки Ф от постоянных магнитов (-) будут иметь первоначальное направление замыкаясь через П-образные шихтованные сердечники статора 1 и 2 и наводя электродвижущие силы (ЭДС) в обмотках статора 3 прямой полярности. Таким образом,при вращении ротора происходит периодическое изменение направления магнитного потока в обмотках статора и наведение электродвижущей силы (ЭДС) переменного тока. В данном генераторе цикл изменения магнитного потока и соответственно один период изменения ЭДС в обмотке статора определяется поворотом ротора на два полюсное деление, т.е. на два постоянных магнита. Поэтому частота ЭДС наводимого в обмотке статора будет равна где- число постоянных магнитов- частота вращения ротора. 22208 Как видно из последнего выражения, увеличивая число постоянных магнитов при низкой частоте вращения ротора можно получить промышленную частоту напряжения. Общеизвестно, что ЭДС наводимая в обмотках статора будет равна Е 4 фсФ,(2) где ф - коэффициент формы кривой напряжения, - количество якорных обмоток, которое в два раза больше постоянных магнитов, т.е. 2, Фмагнитный поток,- число витков в обмотке якоря. Подставив из (1) значение частоты напряжения,получим зависимость ЭДС от частоты вращения вала Е 4 ф 2 Ф Как видно из последнего выражения ЭДС зависит от количества постоянных магнитов(полюсных наконечников) в квадратичной зависимости, что очень важно, так как при увеличении числа постоянных магнитов ЭДС возрастает в квадрате. Такое расположение в статоре П - образных сердечников позволяет увеличить не только число витков якоря, но и сечение проводов и тем самым увеличить значение напряжения и тока нагрузки,т.е. мощность генератора при заданном объеме машины и частоте вращения ротора. Кроме того,такая конструкциями генератора по сравнению с традиционными конструкциями значительно проще в изготовлении и позволяет увеличить мощность генератора при уменьшении частоты вращения ротора. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Низкооборотный торцовой генератор с постоянными магнитами содержащий торцовые статоры с обмотками якоря, ротор с постоянными магнитами, отличающийся тем, что два торцовых статора выполнены из изолированных друг от друга воздушным зазором сердечников П - образной формы, которые расположены по окружности статоров, причем П - образные сердечники одного статора сдвинуты относительно таких же сердечников другого статора на одно полюсное деление, кроме того ротор находится между торцевыми статорами и содержит постоянные магниты, расположенные с полюсами магнитов по окружности ротора тангенциально,причем постоянные магниты изолированы друг от друга и от вала ротора немагнитными материалами.