Низкооборотный торцовой генератор коммутаторного типа (варианты)

(51) 02 16/00 (2009.01) 02 47/04 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Разработан низкооборотный генератор переменного тока коммутаторного типа больших мощностей упрощенной конструкции. 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 генератор содержит дополнительно второй торцовой статор с полюсными выступами, на которых расположены обмотки возбуждения или постоянные магниты, причем выступы первого статора относительно таких же выступы второго статора сдвинуты на половину полюсного деления,кроме того, ротор находится между торцевыми статорами и выполнен из магнитных сердечников,расположенных по окружности ротора и изолированных друг от друга и от вала ротора немагнитными материалами.(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(56) Предварительный патент РК 19503, кл. Н 02 К 47/04, 2008(54) НИЗКООБОРОТНЫЙ ТОРЦОВОЙ ГЕНЕРАТОР КОММУТАТОРНОГО ТИПА(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано как генератор переменного тока для ветроэнергетических установках. 23246 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве генератора переменного тока, как с постоянными магнитами,так и обмоткой возбуждения для ветроэнергетических установок и малых гидроэлектростанций. 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, 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 Комитета по правам интеллектуальной собственности министерства юстиции РК. Недостатком данного генератора является низкая удельная мощность на единицу объема, так как постоянные магниты или обмотки возбуждения располагаются на статоре, занимая определенный объем генератора и снижая,удельную мощность генератора. При низких частотах вращения и заданном диаметре статора этот объем постоянных магнитов (обмотки возбуждения) будет возрастать, что приведет к проблемам создания генераторов больших мощностей. Задачей изобретения является разработка низкооборотного генератора переменного тока больших мощностей 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 генератор содержит дополнительно второй торцовой статор с полюсными выступами, на которых расположены обмотки возбуждения или постоянные магниты, причем выступы первого статора относительно таких же выступов второго статора сдвинуты на половину полюсного деления,кроме того, ротор находится между торцовыми статорами и выполнен из магнитных сердечников,расположенных по окружности ротора и изолированных друг от друга и от вала ротора немагнитными материалами. Изобретение поясняется чертежами, где 2 на фиг. 1 представлена упрощенная конструкция низкооборотного торцового генератора коммутаторного типа с обмоткой возбуждения (или с постоянными магнитами) на фиг. 2 представлена развернутая схема низкооборотного торцового генератора коммутаторного типа, где второй торцовой статор с полюсными выступами, на которых расположены обмотки возбуждения, сдвинуты относительно таких же выступов первого статора на половину полюсного деления, а сердечники ротора находятся между торцовыми статорами и изолированы друг от друга немагнитным материалом на фиг. 3 представлена развернутая схема низкооборотного торцового генератора коммутаторного типа с обмоткой возбуждения, при повороте ротора на половину одного полюсное делениена фиг. 4 представлена развернутая схема низкооборотного торцового генератора коммутаторного типа, где второй торцовой статор с полюсными выступами, на которых расположены постоянные магниты, сдвинуты относительно таких же выступов первого статора на половину полюсного деления, а сердечники ротора находятся между торцовыми статорами и изолированы друг от друга немагнитным материалом на фиг. 5 представлена развернутая схема низкооборотного торцового генератора коммутаторного типа с постоянными магнитами,при повороте ротора на половину одного полюсного деленияНизкооборотный торцовой генератор с обмоткой возбуждения (или с постоянными магнитами) (Фиг. 1) состоит из двух торцовых статоров 1 и 2, на которых по окружности расположены полюсные выступы с обмоткой якоря 3 и с обмоткой возбуждения или постоянные магниты 4. В качестве возбуждения могут быть использованы обмотки возбуждения (Фиг. 2 и 3) или постоянные магниты( - ) (Фиг. 4 и 5), при этом полярность магнитных потоков должна чередоваться. Между шихтованными сердечниками статора 1 и 2,расположены по окружности сердечники ротора 5,которые изолированы друг от друга немагнитным материалом 6 (Фиг. 2 и 3). На валу ротора 7 посажены подшипники 9, которые с помощью передней и задней крышек 8 крепятся к корпусу 10. Низкооборотный торцовой генератор работает следующим образом. На фиг. 2 и 4 показано положение ротора относительно двух статоров, где магнитные потоки Ф от обмоток возбуждения или постоянных магнитов (-) замыкаются через сердечник ротора 5 и через выступы сердечника статора 1 и 2. Эти магнитные потоки Ф двух полюсов генератора и наведят электродвижущие силы (ЭДС) в обмотках статора 3. При повороте ротора (Фиг. 3 и 5) на половину одного полюсного деления х магнитные потоки Ф от обмоток возбуждения или постоянных магнитов ( ) будут иметь обратное направление, замыкаясь через выступы статора 1 и 2, также образуя 23246 магнитный поток Ф генератора и наводя электродвижущие силы (ЭДС) в обмотках статора 3 обратной полярности. При дальнейшем повороте ротора (Фиг. 2 и 4) магнитные потоки Ф от обмоток возбуждения 4 или постоянных магнитов ( - ) будут иметь первоначальное направление замыкаясь через выступы 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,соответствующего одному периоду изменения ЭДС в обмотке статора определяется поворотом ротора на одно полюсное деление. Поэтому частота ЭДС наводимого в обмотке статора будет равна 2,где р - число пар полюсов обмоток возбуждения или постоянных магнитов- частота вращения ротора. Как видно из последнего выражения частота напряжения, по сравнению с обычным генератором увеличена в два раза, поэтому, увеличивая число постоянных магнитов и уменьшая частоту вращения ротора можно получить промышленную частоту напряжения. Дополнительный второй статор, который используется в качестве системы возбуждения,позволяет увеличить не только число витков якоря основного статора, 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 конструкция генератора по сравнению с традиционными конструкциями значительно проще в изготовлении и позволяет увеличить мощность генератора при уменьшении частоты вращения ротора. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Низкооборотный торцовой генератор коммутаторного типа, содержащий торцовой статор с полюсными выступами, а также обмотки якоря и ротор, отличающийся тем, что содержит дополнительно второй торцовой статор с полюсными выступами, на которых расположены обмотки возбуждения, причем выступы первого статора относительно таких же выступов второго статора сдвинуты на половину полюсного деления,кроме того, ротор находится между торцовыми статорами и выполнен из магнитных сердечников,расположенных по окружности ротора (1) и изолированных друг от друга немагнитным материалом. 2. Низкооборотный торцовой генератор коммутаторного типа, содержащий торцовой статор с полюсными выступами, а также обмотки якоря и ротор, отличающийся тем, что содержит дополнительно второй торцовой статор с полюсными выступами, на которых расположены постоянные магниты, причем выступы первого статора относительно таких же выступов второго статора сдвинуты на половину полюсного деления,кроме того, ротор находится между торцовыми статорами и выполнен из магнитных сердечников,расположенных по окружности ротора и изолированных друг от друга немагнитным материалом.