ТОРЦЕВОЙ ИНДУКТОРНЫЙ ГЕНЕРАТОР

Полезная модель относится к области индукторных машин и может найти применение в качестве генератора переменного тока.
Известен электромеханический преобразователь энергии с коммутацией магнитного потока [1] (аналог), содержащий на оси вращения жестко закрепленные диски с ферромагнитными вставками и жестко соединенные с корпусом статорные диски с соосно концентрично расположенными индукторами и кольцевыми электрическими обмотками.
К недостаткам упомянутого устройства относятся:
1. Большие потоки рассеяния.
2. Низкое качество кривой напряжения в режиме генератора.
Наиболее близким по совокупности признаков (прототипом) является электромеханическая система аксиально-радиальной конфигурации [2], содержащая жестко закрепленные на корпусе статорные диски с ферромагнитными ячейками, установленными по окружности и имеющими верхний и нижний зубцы, между которыми намотаны концентрические обмотки, причем торцевые поверхности зубцов имеют форму трапеций или прямоугольников (в криволинейных координатах), роторный диск из немагнитного материала с ферромагнитными вставками, жестко закрепленный на валу и расположенный между статорными дисками с воздушным зазором.
К недостатку упомянутого устройства относится низкое качество кривой напряжения на выходе генератора (пилообразное напряжение). Причиной этого является то, что ферромагнитные вставки роторного диска и торцевые поверхности зубцов статора имеют одинаковую форму прямоугольников (в криволинейных координатах).
В основу предлагаемой полезной модели поставлена задача усовершенствования конструкции генератора с целью повышения качества кривой выходного напряжения.
Это достигается благодаря тому, что ферромагнитные вставки роторного диска, расположенные напротив торцевых поверхностей зубцов статорных дисков, представляют собой фигуры, ограниченные частью синусоиды от 0 до 180 градусов, вписанной в прямоугольник в криволинейных координатах X,Y, где X - криволинейная координата, направленная по дуге окружности радиусом R, где R - расстояние до оси ротора, a Y - прямая, направленная к оси ротора, причем, ширина указанных фигур в основании равна ширине соответствующих зубцов статора, при этом расстояние между зубцами статорных дисков равно ширине зубцов на соответствующем расстоянии от оси ротора.
Техническая сущность устройства поясняется на фиг. 1, 2, 3, 4, 5. На фиг. 1 показан продольный разрез генератора. На фиг. 2 показано сечение генератора по А-А. На фиг. 3 показано сечение по Б-Б. На фиг. 4 показана ферромагнитная ячейка 3 в изометрии. На фиг. 5 показан вид ферромагнитных вставок ротора в осях X,Y. Корпус 1 является основной конструкционной деталью, к нему крепятся статорные диски 2 с ферромагнитными ячейками 3 и подшипниками 11. У ферромагнитных ячеек имеется верхний 4 и нижний зубец 5. Кольцевые обмотки возбуждения постоянного тока 6 и обмотки переменного тока 7 установлены в каждый статорный диск с зубчатыми ферромагнитными ячейками 9. Роторный диск 8 из немагнитного материала жестко насажен на вал 10. Ферромагнитные вставки 9 на роторном диске установлены в осевом направлении по концентрическим окружностям сквозь роторные диски. Ферромагнитные ячейки статора могут быть изготовлены из постоянных магнитов, намагниченных в осевом направлении (при этом обмотки постоянного тока в конструкции генератора должны отсутствовать).
Работа технического устройства поясняется на примере однофазного индукторного генератора с помощью фиг. 1, 2, 3, 4, 5.
При работе генератора в обмотку возбуждения 6 подают постоянный ток, чем возбуждают магнитный поток, который замыкается через воздушний зазор и ферромагнитные ячейки 3 статорных дисков 2 и ферромагнитные вставки 9 роторного диска 8.
При вращении роторного диска 8 проводимость магнитного зазора и рабочий магнитный поток, который наводит э.д.с. в рабочей обмотке переменного тока 7, изменяется от минимального значения, когда ферромагнитные вставки 9 роторного диска 8 находятся между зубцами ферромагнитных ячеек 3, до максимального значения, когда указанные вставки находятся напротив зубцов ячеек 3.
Мгновенное значение потока пропорционально площади перекрытия ферромагнитыми вставками 9 поверхности зубцов ячеек 3. Поскольку эти вставки представляют собой фигуры, ограниченные частью синусоиды от 0 до 180 градусов, то мгновенное значение магнитного потока может быть определено по формуле: Ф=∫sinxdx=-cosx, что обеспечивает получение на выходных зажимах генератора синусоидальной э.д.с. в соответствии с формулой е=-dФ/dt, при этом x - текущее значение аргумента (в электрических градусах) периодической функции (магнитного потока Ф), период которой соответствует перемещению ферромагнитной вставки ротора от начала одного зубца статора (х=0°) до начала соседнего зубца (x=360°).
Достоинством торцевого индукторного генератора предложенной конструкции является повышенное качество кривой его выходного напряжения.
Литература:
1. Афонин А.О. Электромеханический преобразователь энергии с коммутацией магнитного потока // Техническая Электродинамика - 1999 №6 - с. 45-46.
2. Электромеханическая система аксиально-радиальной конфигурации. Пат. 49630А Украина, МКИ 7 Н02К 19/18, Н02К 19/20, Н02К 19/10. Опубл. 16.09.2002, Бюл. №9. - 6 с. Авторы Афонин А.А. (UA), Шайтор Н.М. (UA), Рясков Ю.И. (UA).