ГЕНЕРАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА Российский патент 2013 года по МПК H02K29/06 H02K21/38 

Изобретение относится к электротехнике.

Известны генераторы вентильно-индукторного типа, которые вырабатывают ток при модуляции магнитного потока обмотки возбуждения через силовые обмотки. При этом полюса ротора и статора, двигаясь относительно друг друга, меняют магнитное сопротивление системы ротор-статор. Это различные сварочные генераторы, генераторы автомобилей.

Например известные автомобильные генераторы, имеющие как правило три группы полюсов статора (якоря) с расположенными на них обмотками. Эти полюса проходят насквозь всего статора как и полюса ротора, разделены эти группы между собой через какой то угол в плоскости вращения.

Они имеют массивную обмотку возбуждения (ОВ), которая питается выпрямленным током с силовых обмоток и вырабатывают переменный ток («Генератор сварочный. ГД - 2×250. Техническое описание» Уралтермосвар, 2001 г.). Есть генераторы вентильно-индукторного типа с различным количеством пар полюсов у статора и ротора, где генерация происходит при разрыве предварительно намагниченных пар полюсов. предварительная намагниченность достигается импульсом тока при сдвижении пар полюсов (патент РФ 2124799). Обмоток может быть несколько, каждая обмотка может охватывать одну или несколько пар полюсов. Обмотки расположены на статоре, который поэтому играет роль якоря. Как прототип взят генератор с шестью полюсами и тремя силовыми обмотками на статоре, (якоре) четырьмя на роторе (ротор- в виде креста).

Целью данного изобретения является уменьшение габаритов ОВ и всего генератора, упрощение схемы возбуждения.

Указанная цель достигается тем, что в сечении (сечениях) сердечника якоря, отделяющем (отделяющих) группу (группы) полюсов с одинаковым направлением намотки катушек относительно направления включения разделительных диодов от остального сердечника, расположены постоянные магниты, направленные своими полюсами встречно друг к другу. Расположение постоянных магнитов в сечениях, которые делят пары полюсов обмоток с расположенными на них катушками друг от друга, позволяет передавать намагниченность при вращении ротора от одной пары полюсов статора к другой. Магнит при этом расположен между группами катушек одной или нескольких обмоток. Эти группы катушек имеют признак: они имеют одинаковое направление намотки, отличное от направления намотки соседней группы, если такая имеется. Направление намотки считается от одноименных выходов разделительных диодов, последовательно включенных с обмотками. При этом возникающий в катушках ток поддерживает начальную намагниченность. Магнитный поток и намагниченность постоянного магнита при этом остается постоянным, т.к. он переходит от одной пары полюсов статора к другой. Ротор при своем вращении перемыкает последовательно полюса статора, а сечение магнитопровода из сердечников ротора и статора (якоря) остается постоянным. Этот магнитопровод магнитится от магнитов, поле которых замыкается через пары полюсов силовых обмоток, как показано на фиг.2. Магнит может быть один - с направлением магнитного поля вдоль оси вращения ротора (кольцом), разделяя в сечении многополюсный венец статора (аналог - автомобильный генератор - 9 полюсов на статоре) от остального магнитопровода генератора

На фиг.1 показан разрез генератора вдоль вала, здесь 2 и 5 - катушки силовой обмотки 12 (фиг.3), полюса на которых расположены эти катушки разделяются сечением, в котором расположены магниты (15).

14 - вал, 7 - ротор, 8 - статор(якорь),9 и 10 - подшипниковые опоры вала.

На фиг.2 показан разрез генератора поперек вала, здесь 1-4, 2-5, 3-6: надетые на полюса катушки обмоток 11, 12, 13 (см. фиг.3), эти катушки могут быть включены между собой последовательно или параллельно, но составляют одну обмотку, эдс и ток которой суммируются из эдс и токов отдельных катушек, 14 - вал, 7 - ротор, 8 - статор(якорь), 15 - постоянные магниты. Если смотреть на обмотки из точки симметрии - из центра, то считая путь от плюса (или от минуса) катушек одной обмотки направление намотки будет разное.

На фиг.3 показана схема электрических соединений силовых обмоток(11, 12, 13),их схематичное расположение на магнитопроводе из сердечников статора (8) и ротора (7), они показаны в общем виде без разбивки на отдельные катушки. Силовые обмотки включены параллельно на нагрузку через разделительные диоды (VD1-VD2-VD3). При вращении ротора по очереди замыкаются магнитные потоки через полюса силовых обмоток - эта ротация поля создает э.д.с в обмотках. Магнитное поле через сечение постоянного магнита практически не меняется.

Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей конструктивного выполнения генераторов постоянного тока вентильно-индукторного типа. Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, состоит в упрощении схемы возбуждения генераторов постоянного тока вентильно-индукторного типа при одновременном уменьшении его габаритов. Предлагаемый генератор постоянного тока содержит якорь и ротор с явнополюсными сердечниками и разным количеством полюсов якоря и ротора, силовые обмотки, состоящие из нескольких катушек, включенные между собой параллельно на нагрузку через разделительные диоды, каждая из которых расположена на своей группе полюсов, а также обмотки возбуждения (ОВ) и постоянные магниты. При этом, согласно изобретению, в сечении (сечениях) сердечника якоря, отделяющем (отделяющих) группу (группы) полюсов с одинаковым относительно направления включения разделительных диодов направлением намотки катушек от остального сердечника, расположены постоянные магниты, направленные своими полюсами встречно друг к другу. Включая ОВ последовательно с нагрузкой, можно или усилить выходной сигнал, или погасить его, получив круто падающую характеристику при сварке. Включая ОВ параллельно выходу генератора, можно регулировать или стабилизировать выходное напряжение. Основная особенность предлагаемого генератора постоянного тока состоит в том, что генерация осуществляется только в период размыкания полюсов, при котором ток нагрузки всегда подмагничивает исходное магнитное поле, и в том, что магнитопроводы сердечников ротора и статора выполнены так, что при вращении ротора магнитопроводность его не меняется. 3 ил.

Генератор постоянного тока, содержащий якорь и ротор с явнополюсными сердечниками и разным количеством полюсов у якоря и ротора, силовые обмотки, состоящие из нескольких катушек, включенные между собой параллельно на нагрузку через разделительные диоды, расположенные каждая на своей группе полюсов, обмотки возбуждения, постоянные магниты, отличающийся тем, что в сечении (сечениях) сердечника якоря, отделяющем (отделяющих) группу (группы) полюсов с одинаковым относительно направления включения разделительных диодов направлением намотки катушек от остального сердечника, расположены постоянные магниты, направленные своими полюсами встречно друг к другу.