ТИХОХОДНЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР НА ПОСТОЯННЫХ МАГНИТАХ Российский патент 2015 года по МПК H02K1/27 H02K16/02 H02K3/28 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области электротехники, в частности к низкооборотным высокомоментным синхронным двигателям и генераторам с неподвижным якорем и вращающимися магнитами, и может быть использовано в качестве ветрогенераторов, высокочастотных электрических генераторов и в автономных энергоустановках.

Уровень техники

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является электрический генератор, содержащий статор и ротор, а также якорную обмотку (см. патент RU №135460, опубликованный 10.12.2013), выбранный в качестве прототипа.

В известном электрическом генераторе количество постоянно чередующихся магнитов находится в пределах от 40 до 120, при этом возможность вращения ротора составляет от 50 до 60 об/мин, что не позволяет использовать данный электрический генератор в различных фермерских хозяйствах, предприятиях сельского хозяйства на равнинных реках с малой скоростью течения, при этом для обеспечения вращения ротора 50-60 об/мин необходим повышающий редуктор, что усложняет и удорожает работу электрического генератора. Электроснабжение потребителей ввиду удаленности от энергосистемы и малой мощности требует больших затрат. Большая протяженность и разветвленность линий электропередач, износ электрических сетей вызывают значительные потери электроэнергии. В результате наблюдается рост затрат на электроснабжение, что в целом снижает эффективность производства продукции на предприятиях и ухудшает условия комфортного проживания населения. В условиях действия Федерального закона Российской Федерации №261-ФЗ от 23.11.2009 г. «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» предлагается повысить эффективность электроснабжения. Одним из путей является развитие распределенной генерации, представляющей собой электростанции малой мощности, использующие местные энергоресурсы, которые позволяют снизить потери, а значит, затраты на передачу электроэнергии.

Недостатком прототипа является низкая эффективность генератора.

Раскрытие изобретения

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении эффективности генератора.

Технический результат заключается в увеличении мощности, увеличении ЭДС, уменьшении оборотов и номинальной частоты вращения, а также уменьшении электромагнитного момента.

Технический результат обеспечивается следующей совокупностью признаков: тихоходный электрический генератор на постоянных магнитах, содержащий ротор и статор, а также якорную обмотку, при этом ротор выполнен в виде двух плоских дисков, статор размещен между дисками ротора и выполнен в виде кольца, соединенного с неподвижным валом спицами, а якорная обмотка выполнена тороидальной, намотанной на кольцо, отличающийся тем, что он содержит от 80 до 250 чередующихся постоянных магнитов на каждом ротор-диске и обладает номинальной частотой вращения ротора 30 оборотов в минуту.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, и технический результат взаимосвязаны следующим образом.

Увеличение мощности, увеличение ЭДС, уменьшение оборотов и номинальной частоты вращения, а также уменьшение электромагнитного момента приводят к повышению эффективности генератора.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 изображен тихоходный электрический генератор на постоянных магнитах (вид сбоку); на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 1.

Осуществление изобретения

Изобретение может быть осуществлено следующим образом.

У тихоходного электрического генератора на постоянных магнитах, содержащего ротор и статор, а также якорную обмотку, ротор выполнен в виде двух плоских дисков, статор размещен между дисками ротора и выполнен в виде кольца, соединенного с неподвижным валом спицами, а якорная обмотка выполнена тороидальной, намотанной на кольцо, при этом он содержит от 80 до 250 чередующихся постоянных магнитов на каждом ротор-диске, и выполнен с возможностью номинальной частоты вращения ротора 30 оборотов в минуту.

Таким образом, назначение изобретения - применение ее в качестве тихоходного электрического генератора на постоянных магнитах - реализуется.

Сведения, подтверждающие возможность получения при осуществлении изобретения технического результата (причинно-следственная связь существенных признаков с указанным техническим результатом), состоят в следующем.

Выполнение от 80 до 250 чередующихся постоянных магнитов на каждом ротор-диске и возможностью номинальной частоты вращения ротора 30 оборотов в минуту обеспечит увеличение мощности, увеличение ЭДС, уменьшение оборотов и номинальной частоты вращения, а также уменьшение электромагнитного момента.

Следовательно, совокупность существенных признаков достаточна для достижения обеспечиваемого изобретения технического результата.

Описание конструкции устройства:

У тихоходного электрического генератор на постоянных магнитах, содержащего ротор 1 и статор 2, а также якорную обмотку 3, ротор 1 выполнен в виде двух плоских дисков, статор 2 размещен между дисками ротора 1 и выполнен в виде кольца, соединенного с неподвижным валом 4 спицами, а якорная обмотка 3 выполнена тороидальной, намотанной на кольцо, магниты 5 с чередующимися полюсами установлены на боковой части ротора 1 в пазах.

Тихоходный электрический генератор на постоянных магнитах работает следующим образом.

При вращении двух ротор-дисков 1 генератора силовые линии полей постоянных магнитов 5 пересекают витки сегментной якорной обмотки 3, расположенной на неподвижном статоре 2. В них возникает ЭДС электромагнитной индукции, величина которой зависит от скорости вращения ротора 1.

Таким образом, у предлагаемого тихоходного электрического генератора на постоянных магнитах, в отличие от прототипа, повышается эффективность.

Эффективность предлагаемого тихоходного электрического генератора на постоянных магнитах обусловливается его улучшенной конструкцией.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к низкооборотным высокомоментным синхронным двигателям и генераторам с неподвижным якорем и вращающимися магнитами, и может быть использовано в качестве ветрогенераторов, высокочастотных электрических генераторов и в автономных энергоустановках.

Тихоходный электрический генератор на постоянных магнитах содержит ротор в виде двух плоских дисков, статор размещен между дисками ротора и выполнен в виде кольца, соединенного с неподвижным валом спицами, якорную обмотку, намотанную на кольцо - тороид, магниты с чередующимися полюсами, установленными на боковых частях ротора в пазах в количестве от 80 до 250 на каждом диске. Номинальная частота вращения ротора 30 оборотов в минуту.

Выполнение от 80 до 250 чередующихся постоянных магнитов на каждом ротор-диске и номинальной частотой вращения 30 оборотов в минуту обеспечивает эффективность предлагаемого тихоходного электрического генератора на постоянных магнитах за счет его улучшенной конструкции. 3 ил.

Тихоходный электрический генератор на постоянных магнитах, содержащий ротор и статор, а также якорную обмотку, ротор выполнен в виде двух плоских дисков, статор размещен между дисками ротора и выполнен в виде кольца, соединенного с неподвижным валом спицами, а якорная обмотка выполнена тороидальной, намотанной на кольцо, отличающийся тем, что содержит от 80 до 250 чередующихся постоянных магнитов на каждом ротор-диске и обладает номинальной частотой вращения ротора 30 оборотов в минуту.