Низкооборотный двухстаторный генератор с постоянными магнитами

(51) 02 47/04 (2006.01) 02 16/04 (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, 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 - параллельно к оси ротора при этом постоянные магниты изолированы друг от друга и от вала ротора немагнитным материалом или между постоянными магнитами могут быть вставки в виде полюсных наконечников из магнитных материалов,при этом полюса магнитов расположены тангенциально.(72) Исембергенов Налик Турегалиевич Исембергенова Кунумжан Шакеновна(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный технический университет им. К. И. Сатпаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(56) Бут Д.А. Бесконтактные электрические машины Учеб. пособие электромех. и электроэнерг. спец. вузов М. Высшая школа, 1990, с. 416 ил.,с. 76-81, с. 133-143(54) НИЗКООБОРОТНЫЙ ДВУХСТАТОРНЫЙ 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 22381 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. - с. 416 ил, с. 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. 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 двухстаторного 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 Побразные 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 и направленные полюсами магнитов на встречу друг другу, при этом между постоянными магнитами имеются вставки в виде полюсных наконечников из магнитных материалов. Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена упрощенная конструкция низкооборотного двухстаторного генератора с постоянными магнитами 2 на фиг. 2 представлена развернутая схема низкооборотного двухстаторного генератора на фиг. 3 представлена развернутая схема низкооборотного двухстаторного генератора при повороте ротора на одно полюсное деление. Низкооборотный двухстаторный генератор с постоянными магнитами (фиг. 1) состоит из статора 1 и 2, на которых по окружности расположены Побразные 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, а их полюсы направлены на встречу друг другу, при этом между постоянными магнитами имеются вставки в виде полюсных наконечников 9(Фиг. 2 и 3) из магнитных материалов. На валу ротора 5 посажены подшипники 6, которые с помощью передней и задней крышкой 7 крепятся к корпусу 8. Низкооборотный двухстаторный генератор с постоянными магнитами работает следующим образом. На фиг. 2 показано положение ротора относительно двух статоров, где постоянные магниты ( - ) полюсами направлены навстречу друг другу и благодаря полюсным наконечникам 9 каждый из двух магнитных потока Ф от торцов двух смежных постоянных магнитов ( - ) замыкается через каждые П-образные шихтованные сердечники статора 1 (верхний) и соответственно статора 2(нижний), наведя электродвижущие силы (ЭДС) в соответствующих обмотках статора 3. При повороте ротора (Фиг. 3) на одно полюсное делениекаждый магнитный поток Ф от торцов двух смежных постоянных магнитов ( - ) замыкается через каждые П-образные шихтованные сердечники соответственно статора 2 (нижний) и статора 1 (верхний), при этом изменяя направление магнитного потока и наведя электродвижущие силы(ЭДС) в соответствующих 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. Такое расположение в роторе постоянных магнитов ( - ) позволяет увеличить количество магнитов по сравнению с известными конструкциями и тем самым значительно уменьшить частоту вращения ротора при заданной промышелленной частоте напряжения. Наличие двух статоров 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 объем машины и частоте вращения ротора. В данном генераторе цикл изменения магнитного потока и соответственно один период изменения ЭДС в обмотке статора определяются поворотом ротора на два полюсное деление, т.е. на два 22381 постоянных магнита. Поэтому частота наводимого в обмотке статора будет равна где- число постоянных магнитов- частота вращения ротора. 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 фФ,(2) где ф - коэффициент формы кривой напряжения,- количество якорных обмоток, которое в два раза больше постоянных магнитов, т.е.2, Ф магнитный поток,- число витков в обмотке якоря. Подставив из (1) значение частоты напряжения,получим зависимость ЭДС от частоты вращения вала Е 4 кф 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. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Низкооборотный двухстаторный генератор с постоянными магнитами содержащий торцевые статоры с обмотками якоря, ротор с постоянными магнитами, отличающиеся тем, что два торцевых 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 и направленные полюсами магнитов на встречу друг другу,а между постоянными магнитами расположены вставки в виде полюсных наконечников из магнитных материалов.