Лінійний індукторний різнойменнополюсний генератор

Реферат: Винахід належить до галузі електротехніки і може бути використаний як генератор змінного струму при перетворенні енергії механічних коливань в електричну енергію. Генератор має у своєму складі статор з розміщеними уздовж нього постійними магнітами, розділеними між собою феромагнітними вставками-полюсами. Кожний з полюсів з обох боків статора (по UA 113983 C2 (12) UA 113983 C2 товщині) поділено пазами на окремі зубці. Магніти намагнічено у поздовжньому напряму, причому сусідні - взаємно зустрічно. По обидва боки статора з торців постійних магнітів виконано пази, в яких закріплено першу та другу обмотки змінного струму. В тих же пазах розміщено допоміжну обмотку, витки якої охоплюють постійні магніти по їх периметру, а саму обмотку приєднано до джерела регульованого постійного струму. Як варіант, частину постійних магнітів замінено на магнітом'які осердя. Рухомий елемент генератора - зубчастий безобмотковий - виконано з двох частин, розташованих зовні статора і відділених від нього повітряними проміжками. Технічним результатом винаходу є збільшення частоти і амплітуди вихідної напруги та можливість регулювання її розміру. UA 113983 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до галузі електротехніки, а саме до лінійних електричних машин і може бути використаний як генератор змінного струму при перетворенні енергії механічних коливань в електричну енергію. Відомий обертовий індукторний різнойменнополюсний генератор [Альпер Н.Я., Терзян А.А. Индукторные генераторы. М., "Энергия", 1970. 192с, рис.2-9] в складі зубчастого безобмоткового ротора та статора із зубчастим шихтованим магнітопроводом, у великих за площею пазах якого розміщені котушки обмотки збудження, а в малих, більших за кількістю і розташованих у проміжках між великими, котушки обмотки змінного струму, кожна з яких охоплює відповідний зубець магнітопроводу. Обмотка збудження приєднана до джерела постійного струму. Недоліками вказаного генератора є низький коефіцієнт корисної дії, зумовлений втратами потужності в обмотці збудження, та порівняно низька частота вихідної напруги. Найбільш близьким за технічною суттю до пропонованого винаходу є лінійний генератор [Кецарис А.А., Духанин В.И. Вопросы рабочего процесса линейного генератора с возвратнопоступательным движением. Материалы 77-й международной научно-технической конференции ААИ "Автомобиле- и тракторостроение в России: приоритеты развития и подготовка кадров", Секция 3 "Электротехнические комплексы и системы на автотранспортных средствах"] в складі зубчастого безобмоткового рухомого елемента та статора з обмоткою змінного струму і розміщених уздовж нього постійних магнітів, розділених феромагнітними вставками - полюсами, причому магніти намагнічені у повздовжньому напрямку і взаємно зустрічно. Обмотка змінного струму розташована в пазах, виконаних у статорі з торців постійних магнітів. Недоліками зазначеного генератора є мала кратність частоти вихідної напруги відносно частоти механічних коливань, неможливість регулювання розміру вихідної напруги та значні магнітні потоки розсіяння магнітів з боку, протилежного рухомому елементу. В основу винаходу поставлено задачу по удосконаленню відомого лінійного генератора, в якому шляхом введення нових елементів та зміною конструкції відомих забезпечується збільшення кратності частоти вихідної напруги відносно частоти механічних коливань, зменшення негативної дії потоків розсіяння постійних магнітів та можливість регулювання розміру вихідної напруги і за рахунок цього робота генератора робиться більш ефективною. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому лінійному генераторі в складі зубчастого безобмоткового рухомого елемента та статора з розміщеними уздовж нього постійними магнітами, намагніченими у поздовжньому напрямку і взаємно зустрічно, і з феромагнітними вставками-полюсами між ними та обмоткою змінного струму в пазах, виконаних з торців постійних магнітів, згідно з винаходом, статор виконано двостороннім по товщині і оснащено з протилежної сторони другою обмоткою змінного струму, а кожний з полюсів з обох сторін статора виконано зубчастим; рухомий елемент оснащено другою половиною з розміщенням її з протилежного боку статора та введено допоміжну обмотку, розташовану в пазах статора з можливістю охоплення її витками відповідних магнітів по їх периметру. Крім того, в статор введено магнітом'які осердя, якими замінено частину постійних магнітів. Суть винаходу пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 зображено вигляд генератора збоку з поздовжнім перерізом однієї четвертої частини, на фіг. 2 показано поперечний переріз генератора. Лінійний індукторний генератор в однофазному виконанні містить статор з кількома поздовжніми постійними магнітами 1, розділеними між собою феромагнітними вставкамиполюсами 2 (фіг. 1). Останні виконано у вигляді плоских пакетів, як варіант, з ізольованих пластин електротехнічної сталі. З обох боків статора по його товщині полюси виконані зубчастими, тобто поділені пазами 3 на окремі зубці 4. Постійні магніти намагнічені у поздовжньому напрямку і взаємно зустрічно. З торців постійних магнітів по обидва боки статора виконані пази 5 і 6, в яких закріплено котушки 7 і 8, відповідно, першої та другої обмоток змінного струму. В пазах 5 і 6 також розміщено котушки 9 допоміжної обмотки таким чином, що їх витки охоплюють постійні магніти 1 по їх периметру (фіг. 1, 2). Сусідні котушки допоміжної обмотки з'єднанні між собою послідовно - зустрічно і разом сполучено із джерелом постійного струму (на кресленні не показано), яке забезпечує можливість регулювання розміру струму та зміну напрямку його протікання. Як варіант, частину постійних магнітів може бути замінено на осердя із магнітом'якого матеріалу. Рухомий елемент генератора виконано з двох половин (частин) 10 і 11 у вигляді плоских шихтованих пакетів із зубцями та пазами на сторонах, обернених в бік статора і сполучених між 1 UA 113983 C2 5 10 15 20 25 собою з торців пластинами 12 і 13. Зубці обох частин виконано співвісними у поперечному напряму. Кількість зубців статора та рухомого елемента на відрізку, що дорівнює ширині полюса, вибрано однаковою. Пропонований лінійний індукторний генератор працює таким чином. Постійні магніти 1 створюють потоки збудження Ф. Їх напрями на фіг. 1 показано пунктирними лініями зі стрілками для моменту часу, коли зубці статора співпадають з відповідними зубцями ротора. При зміщенні рухомого елемента під дією зовнішніх механічних зусиль із попереднього положення (фіг. 1) потоки Φ будуть змінюватись в часі від максимального значення, коли зубці статора і рухомого елемента співпадають, до мінімального, коли зубці статора співпадають з пазами рухомого елемента, що викличе появу в котушках 7 і 8 обох обмоток змінної електрорушійної сили (ЕРС). При живленні допоміжної обмотки з котушками 9 постійним струмом в залежності від його напряму магніторушійна сила (МРС) цих котушок буде або співпадати, або буде протилежною МРС відповідних постійних магнітів, що вплине на розмір магнітних потоків збудження генератора і, в кінцевому результаті, на розмір ЕРС обмоток змінного струму. Зміною величини постійного струму забезпечують регулювання розміру ЕРС генератора. У випадку, коли частину постійних магнітів замінено на магнітном'які осердя, частка загального магнітного потоку збудження буде створюватись струмом котушок 9 допоміжної обмотки. Зміною в останній розміру струму забезпечують вплив на магнітний потік збудження і, відповідно, на розмір ЕРС генератора. Поділ полюсів магнітопроводу статора на окремі зубці та відповідне збільшення кількості зубців рухомого елемента дозволить при заданій амплітуді механічних коливань збільшити частоту і амплітуду ЕРС генератора. Виконання статора двостороннім та рухомого елемента з двох частин дозволить більш ефективно використати постійні магніти за рахунок зменшення негативної дії їх потоків розсіяння. Введення допоміжної обмотки, котушки якої охоплюють постійні магніти по їх периметру, та живлення її від джерела регульованого постійного струму забезпечить регулювання ЕРС генератора. Таку ж можливість надасть заміна частини постійних магнітів осердями із магнітом'якого матеріалу. 30 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 35 40 1. Лінійний індукторний різнойменнополюсний генератор, що містить зубчастий безобмотковий рухомий елемент та статор з розміщеними уздовж нього постійними магнітами, намагніченими у поздовжньому напряму і взаємно зустрічно, і з феромагнітними вставками-полюсами між ними та обмоткою змінного струму в пазах, виконаних з торців постійних магнітів, що охоплює феромагнітні вставки, який відрізняється тим, що статор виконано двостороннім по товщині і оснащено з протилежної сторони другою обмоткою змінного струму, а кожний полюс з обох сторін статора виконано зубчастим; рухомий елемент оснащено другою половиною з розміщенням її з протилежного боку статора та введено допоміжну обмотку, розташовану в пазах статора з можливістю охоплення її витками відповідних магнітів по їх периметру. 2. Лінійний індукторний різнойменнополюсний генератор за п. 1, який відрізняється тим, що додатково містить магнітом'які осердя, що знаходяться між феромагнітними вставкамиполюсами почергово з магнітами. 2 UA 113983 C2 Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3