Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Уніполярний електричний генератор, який містить якір, що складається з нерухомо закріпленого на статорі кільцевого магнітопровідного осердя і багатовиткової спіральної обмотки, яка розташована навколо магнітопровідного осердя на його поверхні або частково в пазах, виконаних на його бічних сторонах, і два ідентичні кільцеві індуктори, які встановлені співвісно з утворенням повітряного зазору між ними, у якому розміщене магнітопровідне осердя, діаметр котрого відповідає діаметру індукторів, індуктори містять постійні магніти збудження, які опозитно розташованими однойменими полюсами направлені аксіально до бічних сторін магнітопровідного осердя і зафіксовані на двох дисках, що закріплені на валу з можливістю обертання навколо осі вала, встановленого в підшипникових щитах, який відрізняється тим, що обмотка якоря містить дві котушки з однаковими числом витків і кроком та протилежними напрямами обмотки, індуктори виконані у вигляді секцій постійних магнітів збудження по числу витків обмотки якоря, які установлені з кроком, що відповідає кроку обмотки якоря, поперемінно з секціями, виконаними з магнітом'якого матеріалу, при цьому сторона кожної секції, виконаної з магнітом'якого матеріалу, що обернена до магнітопровідного осердя, паралельна його бічній стороні, кожний постійний магніт збудження виконаний зі скосом на стороні, оберненій до магнітопровідного осердя, а площі його сторін, суміжних з секціями, виконаними з магнітом'якого матеріалу, вибрані із співвідношення:

PS=(0,2-0,6) PN,

де PS - площа сторони постійного магніту збудження на S полюсі;

PN - площа сторони постійного магніту збудження на N полюсі.

Текст

Уніполярний електричний генератор, який містить якір, що складається з нерухомо закріпленого на статорі кільцевого магнітопровідного осердя і багатовиткової спіральної обмотки, яка розташована навколо магнітопровідного осердя на його поверхні або частково в пазах, виконаних на його бічних сторонах, і два ідентичні кільцеві індуктори, які встановлені співвісно з утворенням повітряного зазору між ними, у якому розміщене магнітопровідне осердя, діаметр котрого відповідає діаметру індукторів, індуктори містять постійні магніти збудження, які опозитно розташованими однойменими полюсами направлені аксіально до бічних сторін магнітопровідного осердя і зафіксовані на двох дисках, що закріплені на валу з можливістю обер U 2 (19) 1 3 19806 4 Є відомою уніполярна електрична машина, яка Під час роботи пристрою магнітні потоки збумістить статор з двома ідентичними кільцевими дження, створені двома індукторами, входять аксіпостійними магнітами, якір, який є частиною ротоально з двох сторін назустріч один одному в магніра і складається з осердя, діаметр якого відповітопровідне осердя якоря, і через станину і другий дає діаметру кільцевих постійних магнітів, і багаповітряний зазор замикаються на S полюсах постовиткової спіральної обмотки. Осердя якоря тійних магнітів збудження. При обертанні дисків з виконане у вигляді двох феромагнітних концентпостійною кутовою швидкістю магнітний потік збуричних кілець, з'єднаних між собою магнітно і медження двох постійних магнітів перетинає одночаханічно в одну конструкцію радіальними магнітопсно дві активні сторони кожного витка спіральної ровідними містками. Кільцеві постійні магніти обмотки якоря й індукує в них дві однакові по верозташовані співвісно з утворенням повітряного личині Е.Р.С. причому сумарна Е.Р.С. одного витзазору, в якому установлене осердя якоря разом із ка є сумою Е.Р.С. двох його сторін. При послідовспіральною обмоткою, і однойменними своїми поному з'єднанні між собою всіх витків спіральної люсами направлені аксіально до бічних сторін обмотки якоря результуюча Е.Р.С. генератора осердя якоря. Обмотка якоря намотана на магнідорівнює добутку сумарної Е.Р.С. одного витка на топровідне осердя з утворенням двох концентриччисло витків спіральної обмотки. них котушок, які своїми виводами підключені до У прототипі забезпечено надійність конструкції струмознімальних кілець. Кільцеві постійні магніти за рахунок виконання якоря нерухомим і викорисмають центральні отвори, в котрі просунутий вал, тання осердя якоря у вигляді одного магнітопровіна якому закріплений ротор машини. Вал з ротодного кільця, що запобігає його руйнуванню під ром установлений в підшипникових щитах [патент час роботи пристрою. Виконання індуктора у виВеликої Британії №2229866 А, кл. Н02К31/02, гляді постійних магнітів дозволяє збільшити часто1990р.]. ту його обертання і тим самим покращати енергеОсновним недоліком відомого пристрою є його тичні показники електричної машини. Крім того, невисока надійність при високій частоті обертання, вилучення з електричного кола якірної обмотки обумовлена конструкцією якоря електричної маненадійного ковзкого струмознімального вузла шини. Під час обертання ротора на елементи магдозволяє виготовляти уніполярну машину без обнітопровідного осердя якоря, яке має вигляд двох межень по напрузі і потужності. кілець різного діаметра, з'єднаних радіальними Недоліком конструкції прототипу є наявність містками, і на багатовиткову спіральну обмотку, другого, неробочого, повітряного зазору, що зуморозташовану на поверхні осердя, діють відцентровлює збільшення електромагнітних втрат і, як наві сили, які зростають з частотою обертання і мослідок, зменшення ККД електричної машини. жуть спричинити руйнування конструкції. ОбмеНегативно впливає на енергетичні характерисження по частоті обертання ротора призводять до тики електричної машини-прототипу також незбазменшення Е.Р.С. у провідниках обмотки якоря, лансованість її конструкції з точки зору реакції внаслідок чого погіршуються енергетичні показниякоря. ки (вихідна потужність, ККД) електричної машини. В основу корисної моделі поставлено завданНегативний вплив на надійність відомого приня створення уніполярного електричного генерастрою справляє також наявність струмознімальних тора, у якому за рахунок удосконалення конструккілець та щіток, тобто ковзкого вузла, через який ції обмотки якоря та індуктора було б підвищено комутується вся електрична потужність електричефективність індукування Е.Р.С. в обмотках якоря ної машини. і, як результат, підвищено ККД пристрою. За прототип корисної моделі обрано уніполярДля вирішення поставленого завдання в уніний електричний генератор, який містить станину і полярному електричному генераторі, який містить якір, що складається з нерухомо закріпленого на якір, що складається з нерухомо закріпленого на станині кільцевого магнітопровідного осердя і бастаторі кільцевого магнітопровідного осердя і багатовиткової спіральної обмотки. Обмотка розтагатовиткової спіральної обмотки, яка розташована шована навколо магнітопровідного осердя якоря навколо магнітопровідного осердя на його поверхпрямо на його поверхні або частково в пазах, вині або частково в пазах, виконаних на його бічних конаних на бічних сторонах магнітопровідного сторонах, і два ідентичні кільцеві індуктори, які осердя. Уніполярний генератор містить два диски, встановлені співвісно з утворенням повітряного діаметр котрих відповідає діаметру магнітопровідзазору між ними, у якому розміщене магнітопровіного осердя, на яких зафіксовані індуктори - посдне осердя, діаметр котрого відповідає діаметру тійні магніти збудження, які мають форму кільця. індукторів, індуктори містять постійні магніти збуІндуктори встановлені співвісно з утворенням повідження, які опозитно розташованими однойментряного зазору між ними, у якому розміщене магніними полюсами направлені аксіально до бічних топровідне осердя з обмоткою якоря. Постійні масторін магнітопровідного осердя, постійні магніти гніти збудження опозитно розташованими N збудження зафіксовані на двох дисках, що закріпполюсами направлені аксіально до бічних сторін лені на валу з можливістю обертання навколо осі магнітопровідного осердя якоря, a S полюсами, вала, встановленого в підшипникових щитах, згідчерез другий повітряний зазор, направлені до внуно з корисною моделлю, обмотка якоря містить дві трішньої поверхні станини, яку виконано з магнікотушки з однаковими числом витків і кроком та том’якого матеріалу. Диски закріплені на валу з протилежними напрямами обмотки, індуктори виможливістю обертання навколо осі вала, встановконані у вигляді секцій постійних магнітів збудженленого в підшипникових щитах [патент України ня по числу витків обмотки якоря, які установлені з №59558, кл. Н02К31/00, 2005р.]. кроком, що відповідає кроку обмотки якоря, попе 5 19806 6 ремінно з секціями. виконаними з магнітом’якого топровідного осердя 2 і багатовиткової спіральної матеріалу. Сторона кожної секції, виконаної з магобмотки 3. Обмотка 3 якоря містить дві котушки 4 і нітом’якого матеріалу, обернена до магнітопровід5 з однаковими числом витків, наприклад, по 20 ного осердя, паралельна його бічній стороні. Кожвитків, і кроком і протилежними напрямами обмотний постійний магніт збудження виконаний зі ки, наприклад, котушка 4 має правий напрям обскосом на стороні, оберненій до магнітопровідного мотки, а котушка 5 - лівий. Котушки 4 і 5 розташоосердя, а площі його сторін, суміжних з секціями, вані навколо магнітопровідного осердя 2 прямо на виконаними з магнітом’якого матеріалу, вибрані із його поверхні або частково в пазах 6, виконаних співвідношення РS=(0,2-0,6) PN, де PS - площа стона його бічних сторонах (див. Фіг.2). рони постійного магніту збудження на S полюсі; РN Уніполярний електричний генератор містить - площа сторони постійного магніту збудження на також два ідентичні кільцеві індуктори 7 і 8, які N полюсі. встановлені співвісно з утворенням повітряного У пропонованому уніполярному електричному зазору між ними, у якому розміщене магнітопровігенераторі використання двох індукторів у вигляді дне осердя 2. Діаметр індукторів 7 і 8 відповідає секцій постійних магнітів збудження по числу витдіаметру магнітопровідного осердя 2. Кожен індукків обмотки якоря. які установлені по обидві стотор 7 і 8 містить секції постійних магнітів 9 збурони від магнітопровідного осердя з кроком, що дження по числу витків обмотки 3 якоря, напривідповідає кроку обмотки якоря, поперемінно з клад, 20 секцій, які опозитно розташованими секціями, які виконані з магнітом’якого матеріалу. і однойменними полюсами направлені аксіально до виконання обернених до магнітопровідного осердя бічних сторін магнітопровідного осердя 2. Постійні сторін секцій, виконаних з магнітом’якого матеріамагніти 9 збудження розташовані з кроком, що лу, паралельними його бічній стороні, а постійних відповідає кроку обмотки 3 якоря, поперемінно з магнітів збудження - зі скосом на стороні, обернесекціями 10, виконаними з магнітом’якого матеріаній до магнітопровідного осердя, причому площа лу (див.Фіг.2). Сторона кожної секції 10, виконаної сторони постійного магніту збудження, яка межує з з магнітом’якого матеріалу, що обернена до магнісекцією, виконаною з магнітом’якого матеріалу, є топровідного осердя 2, паралельна його бічній більшою на N полюсі, ніж на S полюсі, дозволяє стороні. Кожний постійний магніт 9 збудження виотримати результуючий магнітний потік збудженконаний зі скосом на стороні, оберненій до магніня, який має максимальну величину в місцях розто-провідного осердя 2, при цьому площі його стоташування секцій, виконаних з магнітом’якого марін, суміжних з секціями 10, виконаними з теріалу, а мінімальну - в місцях розташування S магнітом’якого матеріалу, вибрані із співвідношенполюсів постійних магнітів збудження. Цей магнітня РS=(0,2-0,6) PN, де PS - площа сторони постійноний потік, перетинаючи одночасно дві активні стого магніту збудження на S полюсі; РN - площа сторони кожного з витків спіральної обмотки якоря, рони постійного магніту збудження на N полюсі що знаходяться в пазах на бічних сторонах осердя (див. Фіг.3). У конкретному прикладі здійснення якоря, індукує в них Е.Р.С. При цьому, оскільки корисної моделі, поданому на Фіг.3, площа стороспіральна обмотка якоря складається з двох котуни постійного магніту 9 збудження на S полюсі шок, які виконані з однаковими числом витків і кростановить приблизно половину від площі його стоком і протилежними напрямами обмотки, то однарони на N полюсі. Співвідношення площ сторін кові за величиною струми течуть в них одночасно постійного магніту 9 збудження, які межують з секу протилежних напрямах. Завдяки цьому в пропоціями 10, викопаними з магнітом’якого матеріалу, нованому пристрої усунено реакцію якоря, тобто на N і S полюсах, обирається емпіричним шляхом забезпечено компенсацію впливу магніторушійної виходячи з потреби мінімізації магнітного потоку сили (М.Р.С.) обмотки якоря на магнітне поле сисзбудження Ф на S полюсі постійного магніту 9 збутеми збудження, що сприяє підвищенню ефективдження. На величину співвідношення впливають ності індукування Е.Р.С. в обмотках якоря і, як репотужність постійного магніту збудження, магнітна зультат, підвищенню ККД уніполярного провідність матеріалу, з якого виконані секції 10, генератора. профіль сторони постійного магніту збудження, Суть корисної моделі пояснюється кресленоберненій до магнітопровідного осердя тощо. нями. Індуктори 7 і 8 зафіксовані на двох дисках 11 і Фіг.1 - конструктивна схема уніполярного елек12 відповідно, які закріплені на валу 13 з можливітричного генератора, частковий поздовжній розріз стю обертання навколо осі 14 вала 13, встановлепо осі вала. ного в підшипникових щитах 15. Фіг.2 - схематичне зображення обмотки якоря Пропонований уніполярний електричний геней індуктора уніполярного електричного генераторатор працює так. ра, фрагмент в розгорнутому вигляді. Перед початком роботи пристрою магнітні поФіг.3 - приклад виконання індуктора уніполяртоки збудження Ф, створені індукторами 7 і 8, ченого електричного генератора, фрагмент. рез повітряний зазор входять аксіально з двох На кресленнях позначені: Ф - магнітний потік; сторін назустріч один одному до магнітопровідного N - північна магнітна полярність постійного магніту осердя 2 (див. Фіг.2). Обрана конфігурація секцій збудження: S - південна магнітна полярність поспостійних магнітів збудження 9 і секцій 10, виконаних з магнітом’якого матеріалу, створює умови, за тійного магніту збудження; - кутова швидкість яких магнітний потік збудження Ф частково розсіювала. ється і замикається на S полюсі постійного магніту Уніполярний електричний генератор (див. 9 через торцеву сторону секції 10, виконаної з маФіг.1) містить статор 1 і якір, що складається з негнітом'якого матеріалу (див. Фіг.3). Таким чином, рухомо закріпленого на статорі 1 кільцевого магні 7 19806 8 створюється результуючий магнітний потік, велиу разі підключення її до навантаження, пульсуючина якого є максимальною в місцях розташуванчий односпрямований струм. ня секцій 10, виконаних з магнітом’якого матеріаКоли активні частини кожного витка обмотки 3 лу, і мінімальною - в місцях розташування S якоря знаходяться в місцях розташування секцій 9 полюсів постійних магнітів 9 збудження. постійних магнітів збудження, де магнітний потік При обертанні вала 13 магнітне поле індуктозбудження Ф є мінімальним, величина індукованої рів 7 і 8 обертається відносно нерухомо закріплев них Е.Р.С. наближається до нуля.При цьому, ного на статорі 1 магнітопровідного осердя 2, в оскільки спіральна обмотка 3 якоря складається з пазах 6 якого розташована обмотка 3 якоря, і. коли двох котушок 4 і 5, які мають однакові число витків активна частина кожного витка обмотки 3 якоря і крок і протилежні напрями обмотки, то однакові знаходиться в місцях розташування секцій 10, виза величиною струми течуть в них у протилежних конаних з магнітом’якого матеріалу, індукує в ній напрямах, внаслідок чого створювані обома котуЕ.Р.С. Величина цієї Е.Р.С. є пропорційною довшками 4 і 5 магніторушійні сили (М.Р.С.) взаємно жині активної частини витка, швидкості відносного компенсуються. Завдяки цьому результуюча руху витка і магнітного поля та величині індукції М.Р.С. обмотки 3 якоря не впливає на магнітне поля в робочому зазорі машини. При незмінній поле індуктора, що сприяє підвищенню ефектившвидкості обертання дисків 11 і 12 і постійній за ності індукування Е.Р.С. в обмотці якоря і, як ренапрямом індукції генерується постійна за напрязультат, підвищенню ККД уніполярного генератомом Е.Р.С., створюючи на виході обмотки 3 якоря, ра. Комп’ютерна верстка М. Мацело Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Unipolar electric generator

Автори англійською

Kovtunenko Viktor Oleksiiovych

Назва патенту російською

Униполярный электрический генератор

Автори російською

Ковтуненко Виктор Алексеевич

МПК / Мітки

МПК: H02K 31/00

Мітки: уніполярний, генератор, електричний

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/4-19806-unipolyarnijj-elektrichnijj-generator.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Уніполярний електричний генератор</a>

Подібні патенти