Синхронний генератор з постійними магнітами

Реферат: Винахід належить до галузі електротехніки і може бути використаний в конструкціях синхронних генераторів з постійними магнітами, в яких стабілізація напруги при зміні навантаження або нагріву машини виконується регулюванням потоку збудження за рахунок зміни магнітного опору ділянки ланцюга потоку розсіювання. В основу винаходу поставлена задача спрощення конструкції і підвищення енергетичних показників. Поставлена задача вирішується тим, що в Синхронному генераторі з постійними магнітами, що має статор з обмоткою, ротор з постійними магнітами типу "зірочка", полюсними башмаками, які встановлені на кожному магніті щонайменше з однієї сторони і виходять за його активну довжину; шунтуючий магнітопровід, виконаний у вигляді пакета з кілець, обмотку підмагнічування, змонтовані нерухомо і розміщені під вильотами полюсних башмаків, пакет шунтуючого магнітопроводу поділений вздовж осі ротора на, як мінімум два диски, встановлені на масивний феромагнітний стакан, між якими змонтовані котушки підмагнічування, при цьому відстань між торцем активної довжини ротора і ближнім диском більша подвійної величини UA 110985 C2 (12) UA 110985 C2 повітряного зазору між внутрішньою поверхнею вильотів полюсних башмаків і зовнішньою поверхнею дисків. UA 110985 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до галузі електротехніки і може бути використаний в конструкціях синхронних генераторів з постійними магнітами, в яких стабілізація напруги при зміні навантаження або нагріву машини виконується регулюванням потоку збудження за рахунок зміни магнітного опору ділянки ланцюга потоку розсіювання. Відомий синхронний генератор з постійними магнітами, що має статор з обмоткою, ротор з постійними магнітами типу «зірочка», полюсними башмаками, які встановлені на кожному магніті щонайменше з однієї сторони і виходять за його активну довжину; шунтуючий магнітопровід, виконаний у вигляді пакета з кілець, обмотку підмагнічування, змонтовані нерухомо і розміщені під вильотами полюсних башмаків [1]. В даному генераторі регулювання вихідної напруги відбувається за рахунок зміни основного потоку збудження при зміні шунтуючого потоку, що в свою чергу залежить від величини магнітного опору ланцюга, по якому він замикається. Недоліком аналога є складність конструкції і підвищені витрати на роботу блока з шунтуючим магнітопроводом. Складність конструкції полягає в тому, що котушки обмотки підмагнічування необхідно виконувати методом протяжки через центральний отвір кілець шунтуючого магнітопроводу. В такій побудові шунтуючого магнітопроводу ускладнене розміщення частин обмоток в центральній його частині. Крім того, така обмотка підмагнічування має підвищене розсіювання в лобових частинах, що призводить до підвищення енергетичних витрат. Відомий синхронний генератор з постійними магнітами, що має статор з обмоткою, ротор з постійними магнітами типу «зірочка», полюсними башмаками, які встановлені на кожному магніті щонайменше з однієї сторони і виходять за його активну довжину; шунтуючий магнітопровід, виконаний у вигляді пакета з кілець, обмотку підмагнічування змонтовані нерухомо і розміщені під вильотами полюсних башмаків [2]. Даний синхронний генератор має конструкцію аналогічну попередньому, і такі ж недоліки. В основу винаходу поставлена задача спрощення конструкції і підвищення енергетичних показників. Поставлена задача вирішується тим, що в синхронному генераторі з постійними магнітами, що має статор з обмоткою, ротор з постійними магнітами типу «зірочка», полюсними башмаками, які встановлені на кожному магніті щонайменше з однієї сторони і виходять за його активну довжину; шунтуючий магнітопровід, виконаний у вигляді пакета з кілець, обмотку підмагнічування, змонтовані нерухомо і розміщені під вильотами полюсних башмаків, пакет шунтуючого магнітопроводу поділений вздовж осі ротора на, як мінімум, два диски, встановлені на масивний феромагнітний стакан, між якими змонтовані котушки підмагнічування, при цьому відстань між торцем активної довжини ротора і ближнім диском більша подвійної величини повітряного зазору між внутрішньою поверхнею вильотів полюсних башмаків і зовнішньою поверхнею дисків. В порівнянні з прототипами, запропонований синхронний генератор відрізняється наявністю таких ознак: - пакет шунтуючого магнітопроводу поділений на диски; - магнітопровід поділений на диски вздовж осі ротора; - кількість дисків, як мінімум, два; - диски змонтовані на стакан; - стакан виконаний масивним; - стакан виконаний з феромагнітного матеріалу; - між дисками змонтовані котушки підмагнічування; - відстань між торцем активної довжини ротора і ближнім диском більша подвійної величини повітряного зазору між внутрішньої поверхнею вильотів полюсних башмаків і зовнішньою поверхнею дисків. Всі вищезгадані ознаки є суттєвими, кожна окремо і в сукупності забезпечують досягнення поставленої задачі. Суть винаходу пояснюється кресленнями. На фіг. 1 - схематично показано подовжній розріз синхронного генератора, на фіг.2 - схема магнітних потоків в шунтуючому магнітпроводу. Синхронний генератор має статор 1 з обмоткою 2, ротор 3 з магнітами 4 типу «зірочка» з полюсними башмаками 5, які вставлені над магнітами 4. Ротор віддалений від внутрішньої розточки статора 1 повітряним зазором 0. Полюсні башмаки 5 встановлені на кожному магніті 4 щонайменше з однієї сторони і виходять за його активну довжину  і2. Шунтуючий магнітопровід 6, що виконаний у вигляді пакета із кілець, а 1 UA 110985 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 також обмотка підмагнічування 7 змонтовані нерухомо за допомогою кронштейна 8 на підшипниковому щиті 9 і розміщені під вильотами 10 полюсних башмаків 5. Пакет шунтуючого магнітопроводу 6 поділений у подовж осі 11 ротора 3 на диски 12, які встановлені на масивний феромагнітний стакан 13. Кількість дисків 12, як мінімум, два. В залежності від кількості дисків 12 визначається і кількість обмоток підмагнічування 7. Кількість обмоток 7 на одиницю менша кількості дисків 12. Шунтуючий магнітопровід 6 з обмоткою підмагнічування 7 встановлені таким чином, що відстань А між торцем 14 активної довжини ротора 3 і ближнім диском 12 шунтуючого магнітопроводу 6 більша подвійної величини Ш повітряного зазору між внутрішньою поверхнею вильотів 10 полюсних башмаків 6 і зовнішньою поверхнею дисків 12, тобто А>2Ш. Запропонований синхронний генератор працює наступним чином. Основна частина потоку збудження Ф0 від постійних магнітів 4 через полюсні башмаки 5, повітряний зазор 0 замикається через активну частину статора 1 з обмоткою 2, яка при обертанні ротора 3 наводить в обмотці 2 електрорушійну силу. Частину потоку Ф ш від постійних магнітів 4 через вильоти 10 полюсних башмаків 5, повітряний зазор Ш, шунтуючий магнітопровід 6, а саме диски 12, відгалужується від основного потоку збудження Ф0. Величина потоку Фш, який відгалужується, залежить від величини магнітного опору ланцюга, по якому він замикається. Для зміни магнітного опору ланцюга, по якому замикається відгалужений потік Ф ш, служить обмотка підмагнічування 7, яка утворює потік підмагнічування Ф п. Потік підмагнічування Фп замикається по наступному ланцюгу : стакан 13 - лівий диск 12 - повітряний зазор Ш, - виліт 10 полюсних башмаків 5 - повітряний зазор Ш, - правий диск 12 - стакан 13. Загальними елементами для потоків Фш і Фп є : лівий і правий диски 12, вильоти 10 полюсних башмаків 5. Змінюючи потік підмагнічування Фп змінюється величина магнітного опору ланцюга, по якому замикається потік Фш. Так при збільшенні потоку підмагнічування Ф п збільшується магнітний опір одного із загальних елементів. Відгалужений потік Ф ш зменшується, а основний потік Ф0 збільшується. При навантаженні генератора за рахунок дії реакції якоря і падіння напруги на активних і індуктивних опорах обмотки 2 напруга на затискачах генератора зменшується. Оскільки потік Ф 0 у нашому випадку залежить від потоку Фш, який в свою чергу залежить від струму в обмотці підмагнічування 7, то при збільшуванні навантаження необхідно збільшувати струм в обмотці підмагнічування 7. Таке збільшення можливо за рахунок блока управління (на кресленні не показано). Таким чином, виконання елементів синхронного генератора в зазначеному вигляді, дозволяє спростити конструкцію і підвищити енергетичні показники, а саме: - виконання пакета шунтуючого магнітопроводу у вигляді дисків дозволяє встановити між ними котушки підмагнічування концентричного типу, які більш технологічні, чим в аналогу, і мають менший потік розсіювання, що збільшує енергетичні показники. - диски шунтуючого магнітопроводу мають спрощену конструкцію (без пазів під обмотку). - розміщення шунтуючого магнітопроводу з обмоткою підмагнічування на відстані А>2Ш дозволяє зменшити потоки розсіювання, на які неможливо впливати обмоткою підмагнічування. - так як по стакану замикається лише постійний потік від котушки підмагнічування, то він виконується з масивного феромагнітного матеріалу, що спрощує виготовлення. Дане технічне рішення проходить випробування на дослідному зразку в наукових цілях. Бібліографічні дані джерел інформації 1. Патент на корисну модель. Україна, № 58948 Н02К 21/14, Бюл.№8, 2011р. 2. Патент України на винахід, № 95751 Н02К 21/14, Бюл.№ 16, 2011р. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 50 55 Синхронний генератор з постійними магнітами, що має статор з обмоткою, ротор з постійними магнітами типу "зірочка", полюсними башмаками, які встановлені на кожному магніті щонайменше з одного боку і виходять за його активну довжину; шунтуючий магнітопровід, виконаний у вигляді пакета з кілець, котушки підмагнічування, змонтовані нерухомо і розміщені під вильотами полюсних башмаків, який відрізняється тим, що пакет шунтуючого магнітопроводу поділений на, як мінімум, два диски з кілець, рознесені вздовж осі ротора та встановлені на феромагнітний стакан, між якими змонтовані котушки підмагнічування, при цьому відстань між торцем активної довжини ротора і ближнім диском більша подвійної величини повітряного зазору між внутрішньою поверхнею вильотів полюсних башмаків і зовнішньою поверхнею дисків. 2 UA 110985 C2 3 UA 110985 C2 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 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 4