Електричний генератор зворотно-поступального руху

Реферат: Електричний генератор зворотно-поступального руху містить циліндричний статор з системою магнітоелектричного збудження у вигляді почергово розташованих постійних магнітів і феромагнітних концентраторів, закріплений до нерухомого корпусу поплавка і концентрично розташовану рухому активну частину у вигляді обмотки кільцевого типу, що закріплена на рухомій частині поплавкової камери. Статор і рухома активна частина виконані секціонованими у вигляді елементарних секцій циліндричної дугової форми, кількість яких кратна кількості фаз. Кільцева обмотка кожної елементарної секції виконана з двосторонньою активною поверхнею, розташована у повітряному зазорі між внутрішньою і зовнішньою поверхнями феромагнітного корпусу поплавка і охоплює по периметру відповідну секцію статора. UA 68827 U (12) UA 68827 U UA 68827 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до електромеханічних систем перетворення механічної енергії морських хвиль в електричну енергію і може бути використана як електричний генератор хвильової електростанції, а також як автономна система електроживлення навігаційних та океанографічних буїв поплавкового типу. Відомий електричний генератор, що використовує енергію коливального руху морських хвиль, містить циліндричний статор з обмоткою кільцевого типу, розташований концентрично відносно рухомого поплавка, на якому аксіально розміщена магнітоелектрична система збудження, у вигляді постійних магнітів з кільцевими прокладками із феромагнітного матеріалу, причому статор виконано у вигляді замкненого резервуара, в осьовому отворі якого розміщено поплавок [1]. Недоліком відомого пристрою є низький рівень використання активних матеріалів, що суттєво знижує питомі показники електричного генератора. Наявність постійних магнітів на рухомій частині генератора також призводить до збільшення моменту інерції рухомої частини генератора. Найбільш близьким технічним рішенням до корисної моделі, що пропонується, за технічною реалізацією і функціональним призначенням є електричний генератор зворотно-поступального руху, який призначений для функціонування у складі хвильової електростанції поплавкового типу [2]. Генератор містить закріплений до нерухомої частини поплавкового корпусу внутрішній стержень з постійними магнітами і кільцеву обмотку, що закріплена до рухомої частини поплавка з можливістю здійснення зворотно-поступального руху відносно внутрішнього стержня. Зазначений пристрій обрано за найближчий аналог. Суттєвим недоліком відомого пристрою є низький рівень використання його активного об'єму, що призводить до погіршення питомих показників електричного генератора. Окрім того, режим роботи генераторів такого типу супроводжується негативним впливом поздовжніх електромагнітних кінцевих ефектів, які зумовлюють несиметрію фазних струмів і зниження енергетичних показників генератора. В основу корисної моделі поставлена задача покращення питомих показників електричного генератора і підвищення його енергоефективності шляхом збільшення активної поверхні статора і рухомої частини, за умови збереження його габаритів, а також використання групового симетрування фазних струмів в обмотках генератора. Вирішення поставленої задачі досягається тим, що в електричному генераторі зворотнопоступального руху, що містить циліндричний статор з системою магнітоелектричного збудження у вигляді почергово розташованих постійних магнітів і феромагнітних концентраторів, закріплений до нерухомого корпусу поплавка і концентрично розташовану рухому активну частину у вигляді обмотки кільцевого типу, що закріплена на рухомій частині поплавкової камери, статор і рухома активна частина виконані секціонованими у вигляді елементарних секцій циліндричної дугової форми, кількість яких кратна кількості фаз, причому кільцева обмотка кожної елементарної секції виконана з двосторонньою активною поверхнею, розташована у повітряному зазорі між внутрішньою і зовнішньою поверхнями феромагнітного корпусу поплавка і охоплює по периметру відповідну секцію статора. Крім того, система збудження елементарних статорів виконана з аксіальним напрямом намагнічування і зустрічною полярністю суміжних постійних магнітів відносно феромагнітних концентраторів, а однойменні фази кільцевої обмотки з'єднані між собою послідовно з транспозицією фаз елементарних секцій, причому елементарні секції обмотки механічно закріплені між собою монолітним немагнітнимкорпусом циліндричної форми. У порівнянні з найближчим аналогом запропоноване технічне рішення відрізняється наявністю наступних істотних ознак: - секціоноване виконання статора і рухомої активної частини генератора у вигляді елементарних секцій і виконання кільцевої обмотки кожної елементарної секції з двосторонньою активною поверхнею дозволяє майже вдвічі збільшити активну поверхню, за умови збереження габаритів пристрою, що суттєво підвищує питому потужність генератора; - виконання рухомої активної частини секціонованою у вигляді елементарних секцій з кільцевими обмотками циліндричної дугової форми, з кількістю елементарних секцій N=km (де k=1, 2, ….; m - кількість фаз), та електричне послідовне з'єднання однойменних фаз з транспозицією фаз за аксіальним напрямом дозволяє здійснити симетрування несиметричних фазних струмів і тим самим зменшити додаткові електричні втрати генератора; - виконання системи збудження елементарних статорів з аксіальним напрямом намагнічування і зустрічною полярністю суміжних постійних магнітів відносно феромагнітних концентраторів дозволяє підвищити ефективність використання активного об'єму генератора за рахунок використання стального корпусу поплавкової камери як магнітопроводів статора; 1 UA 68827 U 5 10 15 20 25 30 35 40 - механічна фіксація елементарних секцій між собою за допомогою монолітного немагнітного корпусу циліндричної форми забезпечує жорсткість рухомої частини і підвищує надійність генератора. Кожна з зазначених вище ознак є суттєвою, а їх взаємопов'язана сукупність забезпечує досягнення поставленої мети. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де показано загальний вигляд генератора (Фіг.1), його поперечний переріз (Фіг.2), структуру магнітного кола (Фіг.3) і електричну схему з'єднання обмоток (для випадку m=3) елементарних секцій рухомої частини генератора (Фіг.3). Електричний генератор зворотно-поступального руху (Фіг.1) складається з елементарних статорів 1 і трифазних кільцевих обмоток 2 циліндричної дугової просторової форми. Статори 1 закріплені до нерухомої частини поплавкової камери 3, а рухомі секції кільцевих обмоток 2 механічно зв'язані з рухомою частиною поплавка 4. Секції обмоток 2 через повітряний зазор 8 охоплюють по периметру відповідні секції елементарних статорів 1 (Фіг.2). Активна поверхня статорів 1 утворена почерговою послідовністю постійних магнітів 5 з зустрічною полярністю за аксіальним напрямом і стальних концентраторів магнітного потоку 6 (Фіг.3). Функцію замикаючих магнітопроводів для замикання магнітного потоку Ф0 виконують внутрішня 7 і зовнішня 8 поверхні стального корпусу нерухомої частини поплавка. Секціоновані кільцеві обмотки 2 механічно закріплені між собою монолітним немагнітним корпусом 9 (наприклад, на основі стеклополімерів) циліндричної просторової форми. Одноіменні фази обмоток 2 з'єднані між собою електрично з послідовною транспозицією фаз: А1→А2→А3; В1→В2→В3; С1→С2→С3, де цифровий індекс фази відповідає порядковому номеру секції обмотки 2 (Фіг.4). Пристрій працює наступним чином. Під дією механічної енергії хвиль верхня рухома частина поплавкового корпусу хвильової електростанції здійснює коливальний рух у вертикальній площині відносно нижньої нерухомої частини, яка механічно закріплена до дна прибережної акваторії моря. Разом з поплавковою частиною, коливальний рух буде здійснювати і рухома активна частина генератора. В процесі зворотно-поступального руху рухомої активної частини генератора в магнітному полі постійних магнітів 5, в кільцевих обмотках 2 буде наводитись електрорушійна сила. За умови підключення секціонованих обмоток 2 генератора до споживача електричної енергії (випрямляч, акумулятор) в обмотках 2 буде протікати струм навантаження. Так як кількість секцій активної частини кратна кількості фаз m і секціоновані обмотки 2 з'єднані послідовно з транспозицією фаз, сумарні фазні струми на затискачах генератора (А, В, С) будуть симетричними, незалежно від просторового положення рухомої активної частини генератора відносно активної поверхні елементарних статорів 1. Запропонована конструкція генератора характеризується покращеними питомими показниками і забезпечує підвищення ефективності електромеханічного перетворення енергії морських хвиль. Бібліографічні дані використаних джерел інформації 1. Пат. РФ RU 2088031, МПК6, Н02К 35/02, Н02К 7/18, F03B 13/12. Электрический генератор / Белый Д.М., Ляхов Ю.А. Опубл. 20.08.1997. 2. WIPO Patent Application WO/2011/014099. Wound, Bar-Type Hydrowave electric Generator / Moty'gullin I.F. Application Number: RU2010/000306. Publication Date: February 03, 2011. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 55 60 1. Електричний генератор зворотно-поступального руху, що містить циліндричний статор з системою магнітоелектричного збудження у вигляді почергово розташованих постійних магнітів і феромагнітних концентраторів, закріплений до нерухомого корпусу поплавка і концентрично розташовану рухому активну частину у вигляді обмотки кільцевого типу, що закріплена на рухомій частині поплавкової камери, який відрізняється тим, що статор і рухома активна частина виконані секціонованими у вигляді елементарних секцій циліндричної дугової форми, кількість яких кратна кількості фаз, причому кільцева обмотка кожної елементарної секції виконана з двосторонньою активною поверхнею, розташована у повітряному зазорі між внутрішньою і зовнішньою поверхнями феромагнітного корпусу поплавка і охоплює по периметру відповідну секцію статора. 2. Електричний генератор зворотно-поступального руху за п. 1, який відрізняється тим, що система збудження елементарних статорів виконана з аксіальним напрямом намагнічування і зустрічною полярністю суміжних постійних магнітів відносно феромагнітних концентраторів. 3. Електричний генератор зворотно-поступального руху за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що однойменні фази кільцевої обмотки з'єднані між собою послідовно з транспозицією фаз елементарних секцій. 2 UA 68827 U 4. Електричний генератор зворотно-поступального руху за одним з пп. 1-3, який відрізняється тим, що елементарні секції механічно закріплені між собою монолітним немагнітним корпусом циліндричної форми. 3 UA 68827 U Комп’ютерна верстка А. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4