МАГНИТНЫЙ ГЕНЕРАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА Российский патент 1998 года по МПК H02K21/24 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для производства промышленного тока.

Известные генераторы электрического тока, дающие возможность производить электроэнергию при определенных условиях, а именно: генератор должен содержать статор, ротор, в пазах которых производится намотка и укладка соответствующего числа и определенной формы роторных и статорных обмоточных витков провода соответствующего сечения [1].

Ротор конструктивно должен находиться внутри статора и вращаться по оси с определенной скоростью с помощью внешнего силового устройства, которое приводит ротор во вращательное движение [2].

При пересечении витками ротора магнитного потока статора в них наводится ЭДС.

Однако, эти генераторы имеют недостаток в том, что для их изготовления необходимы статор, ротор с соответствующим числом и определенной формы обмоточных витков провода соответствующего сечения. Ротор генератора конструктивно должен находиться внутри статора.

Такие физико-технические и механические требования к генераторам потребовали создания сложных электрических машин, основные электромагнитные процессы которых протекают внутри самой машины, скрытые от визуальных наблюдений и контроля работы генераторов.

Кроме того, современные генераторы имеют одну общую ось ротора, которая вместе с общим весом ротора пересекает всю внутреннюю продольную часть статора. Кроме того, при аварийных ситуациях, случающихся по техническим причинам внутри генератора, он полностью должен быть отключен от нагрузки и остановлен для выяснения причин и обстоятельств такой аварии и ремонта машины в целом. Ремонтные работы поврежденного генератора представляют собой длительный во времени процесс с привлечением дополнительно-денежных средств и людских ресурсов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и максимальному количеству сходных признаков является магнитный генератор электрического тока, содержащий два статора с обмотками и размещенный между статорами ротор с постоянными магнитами, обращенными полюсами к статорам [3].

Целью изобретения является повышение удобства обслуживания и ремонта.

Указанная цель достигается тем, что в магнитном генераторе электрического тока, содержащим два статора с обмотками и размещенный между статорами ротор с постоянными магнитами, обращенными полюсами к статорам, статоры и ротор выполнены из магнитного материала, на статорах установлены магнитоприемники, набранные из листов электротехнической стали, на которых размещены катушки обмотки, а магниты обращены к каждому из статора одноименными полюсами.

Ротор из немагнитного материала имеет ту же форму конструкции, что и статоры. По его окружности вмонтированы шесть постоянных магнитов. Ротор имеет собственную рабочую ось, приводимую во вращательное движение внешней силовой установкой.

В основу механизма физических процессов настоящего магнитного генератора электрического тока заложена известная из электротехники магнитная и электромагнитная индукция.

При таком техническом решении может быть создан конструктивно новый вид электротехнического устройства для производства электроэнергии, которое исполнено из отдельных независимых друг от друга механически и электротехнически агрегатов со свободным доступом для осмотра и ремонта статора и ротора. Кроме того, это дает возможность при определенном расположении магнитов на пассивном роторе по отношению к рабочим зазорам магнитоприемников, а также при определенных углах сдвига постоянных магнитов по отношению к магнитоприемникам, получать на выходе генератора переменные токи и напряжения необходимой формы в 1, 2, 3-фазном видах;
постоянные по направлению и силе тока со знаком "+";
постоянные по направлению и силе тока со знаком "-";
постоянного тока в линии со знаком "±".

Указанные токи, напряжения, их формы в настоящем генераторе можно получить путем соединения обмоток магнитоприемников статоров по известной в электротехнике схеме соединения обмоток. В качестве основных элементов генератора применены два однотипных одинаковых статора независимых механически и электрически друг от друга, ротора и остальных частей устройства.

Данный генератор электрического тока свободен от физико-технических перенапряжений тяжелых условий работы, которые присущи известным в электротехнике современным электрическим машинам.

Сопоставительный анализ с наиболее близким аналогом показывает, что заявляемый "магнитный генератор электрического тока" отличается от него тем, что ротор и статоры являются самостоятельными, раздельными и независимыми в конструкции и механике и отделены друг от друга как гальванически, так и в схематическом решении проблемы, что соответствует критерию "новизна".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другим техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенное отличие".

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 и 2 изображен общий вид магнитного генератора электрического тока, вид сбоку и спереди, а цифрами обозначены его основные детали магнитообразующие и генерирующие ЭДС устройства, и отдельные агрегаты в целом.

Магнитный генератор электрического тока содержит два статора 1 правый и левый и размещенный между ними ротор 2 с постоянными магнитами 3, обращенными к каждому из статоров 1 одноименными полюсами. Статоры 1 и ротор 2 выполнены из немагнитного материала. На статорах 1 установлены магнитоприемники 4, набранные из листов электротехнической стали, на которых размещены катушки обмотки 5.

Статоры 1 установлены на основаниях 6, которые закреплены на железобетонном основании 7.

Ротор 2 также выполнен из немагнитного материала (сплавы алюминия, бронзы и т.п.) и имеет центральное отверстие для крепления рабочей оси 8, которая закреплена на основании 9 в шарикоподшипниках 10. Отверстия, болты, их расположение и другие детали показаны на фиг. 1 и 2.

На фиг. 3 чертежа показана половина пластины для набора сердечника 11 магнитоприемника 4; на фиг. 4 чертеж в сборе магнитоприемника из двух половин пластин 12 и электротехнической стали (пармалой, феррит), где показаны рабочий зазор 13 магнитоприемника 4, рабочий зазор 14 между магнитоприемником 4 и магнитом 5 ротора 2, каркасы 15 катушек обмотки 5 из медных проводов 16, зазор 17 для регулировки магнитного поля в сердечнике 11.

На фиг.5 показано крепление магнита 5.

Сердечник ротора 11 магнитоприемника 4 собирают из материала с большой магнитной проницаемостью, которым может быть специальная электротехническая сталь толщиной 0,35-0,5 мм. Каждый такой лист стали сердечника 11 магнитоприемника 4 изолируется друг от друга специальным клеем или специальной пленкой.

Для фиксации ширины рабочего зазора 13 магнитоприемника 4 он заполняется прокладкой из фосфортовой бронзы, или заменяющим ее немагнитным материалом. Рабочий зазор 17 может быть воздушным.

Конструктивно сердечник 11 магнитоприемника 4 набирается из определенного числа половин пластин 12.

Набор пакета сердечника 11 может быть от 50 см до нескольких метров. Собранный сердечник 11 магнитоприемника 4 устанавливается на свое место в пассивном статоре 1 с помощью двух кольцевых "обручей" с соответствующими отверстиями, через которые проходят болты крепления "обручей" магнитоприемников 4 и магнитов 3 с противоположных сторон статора 1. Детальная операция этой работы изображена на фиг.5.

Работа магнитного генератора электрического тока заключается в том, что с помощью привода посторонней механической силы, действующей на рабочую ось 8 магнитного ротора 2, он начинает вращаться вокруг своей оси 8, увлекая вместе с собой в это круговое движение постоянные магниты 3, которые при вращении, проходя мимо рабочего зазора 13 магнитоприемников 4 статоров 2, создают в его сердечнике 11 переменное магнитное поле, которое в свою очередь наводит ЭДС в обмотках 5 магнитоприемников 4, которая с помощью соединительных проводников выводится на соответствующие клеммы. После достижения магнитным ротором 2 необходимых оборотов и показания электроизмерительным киловольтметром расчетного напряжения к выходу генератора подключается нагрузка.

Может быть предпринята попытка перевода генератора в режим самовозбуждения.

Данный магнитный генератор электрического тока устанавливается и монтируется в отдельном небольшом электротехническом помещении, в котором предусмотрены вытяжные и приточные вентиляторы, соответствующие электроизмерительные приборы, силовой коммутатор, трансформатор(ры) и защиты цепей машины и др. При этом никаких других операций или регулировок дополнительно производить не требуется.

Применение на практике данного технического решения даст выгодный положительный эффект в вопросе экономии металла, резкого улучшения качественных показателей работы предлагаемого генератора во всех технических отношениях, упрощая и удешевляя все процессы от проекта до изготовления и эксплуатации электрических машин.

Область использования: генераторостроение. Сущность изобретения: генератор содержит два статора с обмотками и размещенный между ними ротор с постоянными магнитами, обращенными к статорам одноименными полюсами, на статорах установлены магнитоприемники, набранные из листов электротехнической стали. Технический результат: повышение ремонтопригодности. 5 ил.

Магнитный генератор электрического тока, содержащий два статора с обмотками и размещенный между статорами ротор с постоянными магнитами, обращенными полюсами к статорам, отличающийся тем, что статоры и ротор выполнены из немагнитного материала, на статорах установлены магнитоприемники, набранные из листов электротехнической стали, на которых размещены катушки обмотки, а магниты обращены к каждому из статоров одноименными полюсами.