Электрический генератор с компенсацией сил магнитного удержания ротора

МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ скоростях вращения ротора упрощение конструкции, за счет того, что дисковый ротор выполнен из ферромагнитного материала, на котором размещены на единой окружности с постоянным шагом магнитные элементы ротора с чередующейся по окружности полярностью магнитных полюсов,взаимодействующих с магнитными полюсами СЭМС, размещенных на единой окружности с постоянным шагом аналогично магнитным полюсам ротора, причем один из взаимодействующих с магнитными полюсами ротора магнитный полюс каждой СЭМС индуцирован в ее ферромагнитном сердечнике постоянным магнитом, поверхность которого является вторым магнитным полюсом СЭМС. Техническим результатом является повышение энергоотдачи при малых скоростях вращения ротора электрогенератора, а также упрощение конструкции и снижение материалоемкости.(72) Ахметов Бахытжан СражатдиновичКиселева Ольга ВладимировнаХаритонов Петр Тихонович(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР С КОМПЕНСАЦИЕЙ СИЛ МАГНИТНОГО УДЕРЖАНИЯ РОТОРА(57) Изобретение относится к техническим средствам возобновляемой энергетики, в частности к электрическим генераторам с компенсацией сил магнитного удержания ротора. Упрощение конструкции и обеспечение ее повышенной энергоотдачи при малых угловых Изобретение относится к энергетике, в частности к техническим средствам возобновляемой энергетики, в частности к моментным машинам с постоянными магнитами и компенсацией сил,воздействующих на ротор со стороны статорных электромагнитных систем. Известен электрический генератор с компенсацией сил магнитного удержания ротора Инновационный патент 26179, Б.И. 9, от 14.09.2012, МПК Н 02 57/00, содержащий дисковый ротор из немагнитного материала с размещенными на нем равномерно по окружности магнитными элементами, магнитные полюса которых взаимодействуют с магнитными полюсами статорных электромагнитных систем (СЭМС),размещенных на основании электрического генератора. Магнитные элементы ротора соединены попарно ферромагнитными перемычками и образуют П-образные магнитные системы ротора. Существенным недостатком прототипа с точки зрения применения в поплавковых микро ГЭС является сложная и материалоемкая конструкция и ее недостаточная энергоотдача при низких угловых скоростях вращения ротора, присущих поплавковым микро ГЭС. Технической задачей изобретения является упрощение конструкции и обеспечение ее повышенной энергоотдачи при малых угловых скоростях вращения ротора. Для решения технической задачи дисковый ротор выполнен из ферромагнитного материала, на котором размещены на единой окружности с постоянным шагом магнитные элементы ротора с чередующейся по окружности полярностью магнитных полюсов,взаимодействующих с магнитными полюсами СЭМС, размещенных на единой окружности с постоянным шагом аналогично магнитным полюсам ротора, причем один из взаимодействующих с магнитными полюсами ротора магнитный полюс каждой СЭМС индуцирован вееферромагнитном сердечнике постоянным магнитом, поверхность которого является вторым магнитным полюсом СЭМС. Техническим результатом является повышение энергоотдачи при малых скоростях вращения ротора электрогенератора, а также упрощение конструкции и снижение материалоемкости. На фиг.1 изображена структура ротора электрического генератора, на фиг.2 - структура СЭМС и их размещение на основании электрического генератора, а на фиг.3 - совместное расположение ротора и основания с СЭМС в конструкции электрического генератора. Ротор содержит ферромагнитный диск 1 с осью 2 и магнитными секторами 3 и 4 с разноименной намагниченностью внешних поверхностей,объединенными в кольцо 5. Статорные электромагнитные системы (СЭМС) размещены на основании 6 и каждая содержит постоянный магнит 7 или 8, ферромагнитную перемычку 9 и ферромагнитный стержень 10 с выходной обмоткой 11. Каждая СЭМС имеет внешние магнитные полюсы 12 постоянных магнитов 7 или 8 и 2 индуцированные в ферромагнитных стержнях 10 магнитные полюсы 13. В центре основания 6 размещен подшипник 14 с отверстием 15 для оси 2 ротора. Совмещение в конструкции электрического генератора фиг.3 магнитных полюсов ротора и магнитных полюсов СЭМС, объединенных в статорный модуль 16 с воздушным зазором б обеспечено жестким соединением с помощью элементов 17 кожуха 18 с основанием 6. Ось 2 ротора свободно вращается в подшипниках 14 основания 6 и 19 кожуха 18. При угловом перемещении ферромагнитного диска 1 ротора магнитные полюсы магнитных секторов 3 и 4 взаимодействуют с магнитными полюсами 12 и 13 СЭМС. За счет монолитной конструкции ферромагнитного диска 1 по сравнению с прототипом в предложенном роторе образуется вдвое большее число П-образных роторных магнитных систем при вдвое меньшем числе постоянно намагниченных магнитных секторов. Полярность магнитных полюсов соседних СЭМС в статорном модуле 16 обеспечена встречной, а число пар СЭМС в статорном модуле необходимо выбрать четным, Это необходимо для взаимной компенсации сил магнитного взаимодействия магнитных полюсов СЭМС с магнитными полюсами ротора. Использование в предложенном устройстве внутри выходных обмоток СЭМС ферромагнитного сердечника вместо постоянного магнита существенно повышает энергоотдачу при малых скоростях вращения, а размещение магнитных полюсов СЭМС на одной окружности позволяет снизить число СЭМС для получения требуемой выходной мощности электрического генератора. Дело в том, что по сравнению с прототипом в предложенной конструкции исключены немагнитные участки как в роторе, так и в статорном модуле. В результате этого частота выходного электрического напряжения обеспечена вдвое выше при прочих равных условиях по сравнению с прототипом. В предложенном устройстве возможно использование в качестве постоянных магнитов ротора серийных кольцевых магнитов с чередующейся аксиальной намагниченностью секторов. При наружном диаметре серийного магнита 160 мм,внутреннем диаметре кольца 80 мм и высоте постоянного магнита 15 мм возможно аксиальное намагничивание кольца до 12 магнитных секторов с чередующейся полярностью. За счет минимизации числа элементов ротора и СЭМС по сравнению с прототипом существенно снижены масса и высота электрического генератора, что позволяет повысить остойчивость поплавковой микро ГЭС с предложенным электрическим генератором в водном потоке. Предпочтительная область применения мобильные микро ГЭС поплавкового типа. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Электрический генератор с компенсацией сил магнитного удержания ротора,содержащий дисковый ротор с размещенными на нем равномерно по окружности постоянными магнитами, соединенными попарно магнитными перемычками, за счет чего магнитные перемычки образуют совместно с постоянными магнитами Побразные роторные магнитные системы, причем полюса ротора взаимодействуют с магнитными полюсами статорных электромагнитных систем(СЭМС),размещенных на основании электрического генератора и содержащих постоянные магниты, отличающийся тем, что дисковый ротор выполнен из ферромагнитного материала и выполняет роль магнитных перемычек,а в каждую СЭМС введен вместо второго постоянного магнита ферромагнитный стержень, на котором размещена выходная обмотка. 2. Электрический генератор с компенсацией сил магнитного удержания ротора по п.1,отличающийся тем, что число пар СЭМС в устройстве выбрано четным, а магнитные полюсы СЭМС размещены на одной окружности аналогично размещению магнитных полюсов ротора. 3. Электрический генератор с компенсацией сил магнитного удержания ротора по п.1,отличающийся тем, что при чередующейся полярности магнитных полюсов ротора полярность магнитных полюсов соседних СЭМС обеспечена встречной.