ГЕНЕРАТОР

ГЕНЕРАТОР
Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к генераторам с использованием магнитных средств, и может быть использована в качестве источника электроэнергии.
Известен бесконтактный магнитоэлектрический генератор, содержащий статор с обмоткой и когтеобразный ротор, имеющий на валу один или несколько компонентов магнитопроводов с когтеобразными полюсами с расположенными между ними постоянными магнитами, имеющими форму кольца, и магнитопроводы системы регулирования; магнитопроводы системы регулирования примыкают к наружным торцевым магнитопроводам ротора и имеют возможность поворота их при регулировочных операциях вокруг оси ротора относительно магнитопроводов на любой угол в пределах полюсного деления ротора, см. патент Российской Федерации .№ 2036546 по кл. Н02К 21/14 от 15.07.91.
21/00
Этот генератор имеет невысокий КПД из-за наличия достаточно больших потоков рассеяния, а также зависимость магнитного потока полюсов и, как следствие, ЭДС генератора от разброса магнитных свойств.
Известен генератор, содержащий составной статор, включающий два отдельных элемента, между которыми расположен ротор, обмотку статора и источник возбуждения; статор выполнен в виде двух отдельных продольно шихтованных пакетов, на каждом пакете статора расположена многофазная обмотка статора, а между пакетами - источник возбуждения, выполненный в виде аксиально намагниченного кольцевого постоянного магнита; между каждой торцевой стороной и кольцевого магнита и пакетом статора размещен дополнительно витой разрезной магнитопровод, имеющий радиальные разрезы, выполненные в магнитопроводах с шагом, равным двойному шагу обмотки статора; разрезы находятся во взаимно перпендикулярных плоскостях., см. авторское свидетельство СССР .№ 1815751 по классу Н02К 19/20 от 22.05.90.
Данное техническое решение принято за прототипа настоящей полезной модели.
Недостатком этого технического решения являются достаточно большие потери магнитодвижущей силы, вызванные тем обстоятельством, что рабочий магнитный поток проходит длинный путь по
(.
магнитопроводам и воздушным зазорам, что обусловливает невысокий коэффициент полезного действия генератора. Кроме того, конструкция генератора сложна, для вращения ротора требуется дополнительный источник питания.
В основу настоящей полезной модели положено решение задачи создания экологически чистого генератора с высоким КПД, который мог бы работать в автономном режиме, без источника питания.
Согласно полезной модели эта задача решается за счет того, что в генераторе, содержащем составной статор, включающий два отдельных элемента, между которыми расположен ротор, и обмотку статора, статор снабжен расположенным снаружи ротора соосно с ним кольцеообразным магнитопроводом с обращенными к ротору Т-образными полюсами, между которыми уложена обмотка статора, при этом ротор имеет форму полого цилиндра и составлен из двух постоянных магнитов и установленного между ними набранного из отдельных пластин первого ферромагнитного элемента, причем магниты ротора в сечении имеют форму части сектора, ограниченной концентрическими дугами и радиусами, намагничены по дуге части сектора и размещены с чередованием расположения их полюсов, а пластины ферромагнитного элемента представляют собой кольца с радиальными пазами, форма которых соответствует форме магнитов ротора, при этом в средней части
JU,
магнитов ротора симметрично их продольной оси выполнены сквозные пазы, в которых установлены набранные из отдельных пластин вторые ферромагнитные элементы, причем форма сквозных пазов и форма пластин вторых ферромагнитных элементов соответствуют форме выступов пластин первого ферромагнитного элемента, а кольцеобразный магнитопровод статора установлен над сквозными пазами ротора, причем каждый элемент статора имеет форму полого цилиндра и составлен из двух постоянных магнитов и установленного между ними, набранного из отдельных пластин третьего ферромагнитного элемента, при этом форма магнитов статора соответствует форме магнитов ротора, а форма пластин третьих ферромагнитных элементов соответствует форме пластин первого ферромагнитного элемента, причем постоянные магниты каждого элемента статора намагничены в направлении, параллельном оси вращения, и обращены одноименными полюсами в одну сторону, при этом элементы статора расположены встречно, а третьи ферромагнитные элементы размещены во взаимно перпендикулярных плоскостях.
Заявителю не известны какие-либо источники информации, содержащие сведения о техническом решении, идентичном признакам, приведенным в формуле настоящей полезной модели. Это определяет, по мнению заявителя, соответствие полезной модели критерию новизна.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где изображено: на фиг. 1 - внешний вид генератора, вид в аксонометрии (обмотка статора
условно не показана); на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1;
на фиг. 3 - магнитная система генератора, вид в аксонометрии; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - пластина первого (третьего) ферромагнитного элемента, вид в
плане; на фиг. 6 - магнитная схема генератора.
Генератор содержит составной статор, включающий два отдельных торцевых элемента 1 и 2 и кольцеобразный магнитопровод 3, ротор 4 и обмотку 5 статора (на фиг.1 обмотка условно не показана). Ротор 4 расположен между элементами 1 и 2 статора. Ротор 4 насажен на вал 6, а элементы 1 и 2 статора закреплены на валу 6 с помощью подшипников 21.
Ротор 4 имеет форму полого цилиндра и составлен из двух постоянных магнитов 7, 8 и установленного между ними первого ферромагнитного элемента 9. Магниты 7, 8 ротора 4 в сечении имеют форму части сектора, ограниченной концентрическими дугами и радиусами; магниты 7, 8 ротора 4 намагничены по дуге части сектора и размещены с чередованием расположения их полюсов. Первый ферромагнитный элемент 9 набран из отдельных пластин, которые
представляют собой кольца с радиальными пазами, форма которых соответствует форме магнитов 7,8 ротора 4. В средней части магнитов 7, 8 ротора 4 симметрично их продольной оси выполнены сквозные пазы 10, 11, форма которых соответствует форме выступов пластин первого ферромагнитного элемента 9; в каждом из пазов 10,11 установлен второй ферромагнитный элемент 12, 13 соответственно; вторые ферромагнитные элементы 12, 13 набраны из отдельных пластин, форма которых соответствуют форме выступов пластин первого ферромагнитного элемента 9.
Каждый элемент 1 и 2 статора имеет форму полого цилиндра и составлен из двух постоянных магнитов 14, 15 и 16,17 и установленного между ними, третьего ферромагнитного элемента 18 и 19, соответственно; форма магнитов 14-17 статора соответствует форме магнитов 7, 8 ротора 4; третьи ферромагнитные элементы 18, 19 набраны из отдельных пластин, форма которых соответствует форме пластин первого ферромагнитного элемента. Элементы 1, 2 статора расположены таким образом, что установленные в них ферромагнитные элементы 18, 19 находятся во взаимно перпендикулярных плоскостях. Постоянные магниты 14-17 каждого элемента 1,2 статора намагничены в направлении, параллельном оси вращения, и обращены одноименными полюсами в одну сторону, при этом элементы 1, 2 статора расположены встречно, т.е. одинаковыми.
например отрицательными полюсами, к ротору 4. Постоянные магниты 7,8 ротора 4 и 14-17 статора, в частности, могут быть выполнены из магнитотвердого материала, например, ЮНДК-35Т5БА.
Кольцеообразный магнитопровод 3 статора расположен снаружи ротора 4, соосно с ним, над выполненными в магнитах 7,8 ротора 4 сквозными пазами 10, 11; магнитопровод 3 имеет обращенные к ротору 4 Т-образные полюса 20, между которыми уложена обмотка 5 статора (Фиг.2).
Генератор работает следующим образом.
Общеизвестно, что противоположные полюсы магнитов притягиваются, а одноименные - отталкиваются с силой, обратно пропорциональной четвертой степени межцентрового магнитополюсного расстояния. В заявляемом генераторе использовано следующее свойство: при ближнем взаимодействии магнита с совмещенными полюсами (магнита 7 (8) ротора, намагниченного по дуге сектора) с одним из полюсов второго магнита (магнита 16 (17) элемента 2 статора) движение происходит таким образом, чтобы полюс второго магнита (магнита 16(17) элемента 2 статора) подошел к краю противоположного полюса магнита 7 (8) совмещенных полюсов, но с внутренней стороны. В это время ферромагнитный элемент 18 элемента 1 статора выполняет роль экранирующего контура и перекрывает (нейтрализует) поле в зоне 7
отталкивания одноименных полюсов магнитов 7 (8) и 15 (14). Происходит поворот ротора 4 на определенный угол.
Отрицательный полюс магнита 16 (17) элемента 2 статора, взаимодействуя в ближней зоне с двумя полюсами магнита 7 (8) ротора 4, заставляет перемещаться магнит 7 (8) ротора 4 против часовой стрелки до совмещения потенциально-энергетических краев противоположных полюсов, при достижении которых силу, движущую ротор против часовой стрелки, развивают отрицательный полюс магнита 15 (14) элемента 1 статора и магнита 7 (8) ротора 4. При этом ферромагнитный элемент 19 элемента 2 статора выполняет роль экранирующего контура и перекрывает (нейтрализуют) поле в зоне отталкивания одноименных полюсов магнитов 7 (8) и 17 (16). Происходит поворот ротора 2 еще на некоторый угол. При этом, вследствие того, что магниты 14 (15) элемента 1 статора расположены в шахматном порядке с магнитами 16 (17) элемента 2 статора, возникает механическая сила, под действием которой ротор 4 начинает вращаться.
При вращении ротора 4 воздушные зазоры между кольцеобразным магнитопроводом 3 статора и ротором 4 изменяются, изменяются магнитные сопротивления потокам. Происходит модуляция магнитных потоков, сцепленных с обмоткой 5 статора. В обмотке 5 наводится ЭДС.
u 1 J
Сквозные пазы 10,11, в которых установлены вторые ферромагнитные элементы 12,13, обладают повышенными магнитными сопротивлениями, в результате чего путь, по которому замыкается магнитный поток, искривляется, что позволяет сделать максимальной площадь рабочих границ между противоположными полюсами взаимодействующих магнитов, благодаря чему увеличивается модуляция магнитных потоков возбуждения, т.е. увеличивается и КПД. Кроме того, уменьшается усилие на излом, возникающее в постоянных магнитах.
Каждый раз в процессе взаимодействия магнитов статора с движущимися магнитами ротора производится работа, приводящая к истощению запасенной магнитной энергии, которая возобновляется извне двумя путями: заменой постоянных магнитов или путем перемагничивания.
Генератор работает без подвода электроэнергии, обеспечивает экологически чистый процесс преобразования энергии постоянных магнитов в электрическую энергию.
Генератор весьма прост по конструкции, дешев и может быть изготовлен промышленным способом из известных материалов с использованием известных технических средств, технологий, что обусловливает, по мнению заявителя, его соответствие критерию «промышленная применимость. 9