ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР

Полезная модель относится к области электротехники, в частности к источникам переменного однофазного тока, и может быть использована в промышленности, быту, сельском хозяйстве для питания однофазных потребителей малой мощности, например, бытовых электронасосных агрегатов, осветительных электроприборов и др.
Известен однофазный синхронный генератор, содержащий однофазную обмотку статора и расположенную на роторе обмотку возбуждения, питание на которую подается с помощью контактных колец (Сергеев П.С. Электрические машины, Госэнергоиздат М. 1955), Недостатком данного генератора является то, что для работы ему необходимы контактные кольца и источник постоянного тока для системы возбуждения, что снижает конструктивную надежность генератора, удорожает электрическую машину в целом, а также ее техническое обслуживание. Кроме того, генератор имеет значительные массо-габаритные показатели.
Известен однофазный синхронный генератор на основе трехфазного асинхронного двигателя с контактными кольцами и фазным ротором, в фазы которого включены диоды (Уральские нивы, 1981, №6, с. 56-57). Недостатками этого генератора также являются сложность конструкции и наличие контактных колец, снижающих надежность генератора, увеличивающий его стоимость и сокращающий срок эксплуатации.
Известен асинхронный генератор с короткозамкнутым ротором (Балагуров В.А. Проектирование специальных электрических машин переменного тока. - М.: Высшая школа, 1982, стр. 133-135). В асинхронном генераторе сердечники статора и ротора шихтованные, набраны из листов электротехнической стали. Сердечник статора закреплен в корпусе, а сердечник ротора - на валу. Вал ротора вращается в подшипниках, которые помещены в подшипниковых щитах, прикрепленных к корпусу. На цилиндрической поверхности статора и на внешней цилиндрической поверхности ротора имеются пазы. Обмотка статора размещена в пазах статора, а короткозамкнутая обмотка ротора в виде беличьей клетки размещена в пазах ротора. Недостатком указанного асинхронного генератора является ненадежная работа, связанная с зависимостью возникновения процесса самовозбуждения от величины магнитного поля остаточного магнетизма, которая имеет случайный характер. Известен асинхронный генератор, содержащий цилиндрический ротор с установленными в его магнитопроводе постоянными магнитами в форме параллелепипеда, и расположенный через воздушный зазор статор с находящимися в его пазах обмотками (RU 2474 U1, Н02К 17/42, опубл. 16.07.1996). Недостатком данного асинхронного генератора является сложность конструкции и высокая трудоемкость его изготовления.
Однако наиболее близким к предлагаемой полезной модели по технической сущности и достигаемому эффекту и принятым за прототип является электрический генератор, содержащий на окружной поверхности ротора неодимовые постоянные магниты (https://yandex.ru/video/search?filmld=10791533688587014350&text=генератор).
Недостатком указанного генератора является сложная конструкция и высокая трудоемкость изготовления, вызванные использованием большого количества постоянных магнитов и трудностью их закрепления на наружной поверхности ротора.
Перед полезной моделью была поставлена задача упрощения конструкции, снижения трудоемкости изготовления.
Техническим результатом полезной модели является упрощение конструкции, снижение трудоемкости изготовления.
Технический результат достигается за счет того, что электрический генератор содержит ротор с закрепленными на его окружной поверхности постоянными магнитами, выполненными заподлицо с окружной поверхностью ротора и находящимися в продольных выемках, попарно формирующих симметрично расположенные относительно оси ротора и чередующиеся между собой группы из двух продольных выемок, в которых магниты одноименными полюсами установлены наружу, при этом ближайшие друг к другу группы содержат магниты с полюсами, установленными в разные стороны.
Наиболее оптимальным исполнением предлагаемого технического решения является вариант исполнения полезной модели, в котором одна продольная выемка содержит четыре постоянных магнита, а продольные оси выемок и расположенных в них постоянных магнитов отличаются друг от друга не более чем на 5° (π/36 рад).
Повышение надежности предлагаемой полезной модели и увеличение срока ее эксплуатации обеспечивается за счет более прочного закрепления постоянных магнитов на окружной поверхности ротора в продольных выемках. При этом тангенциальные силы, действующие на магниты в процессе вращения ротора в предлагаемом техническом решении, в отличие от прототипа, уравновешиваются противодействующими силами со стороны боковых стенок продольных выемок.
Упрощение конструкции и снижение трудоемкости изготовления заявляемой электрической машины являются следствием уменьшения количества используемых в ее конструкции постоянных магнитов, расположенных в продольных выемках.
Применение в предлагаемой полезной модели меньшего количества постоянных магнитов для создания магнитного потока, аналогичного магнитному потоку прототипа, не уменьшает количество магнитных силовых линий, пересекающих при вращении ротора обмотки статора, и характеристики электрического генератора не ухудшает.
В предлагаемом электрическом генераторе продольные выемки выполняют посредством набора магнитопровода ротора из соответствующих роторных листов, полученных методом штамповки. Выемки могут выполняться также посредством снятия посредством фрезерования соответствующего слоя металла с окружной поверхности уже набранного из листов роторных магнитопровода.
На чертеже условно изображен ротор электрического генератора, вид сбоку.
Ротор электрического генератора на своей окружной поверхности содержит продольные выемки 1, 2, 3, 4, 5, в каждой из которых установлено по два постоянных магнита. В выемке 1 находятся, к примеру, постоянные магниты 6 и 7, в выемке 5 - постоянные магниты 8 и 9. Находящиеся в каждой из продольных выемок постоянные магниты установлены одноименными полюсами наружу.
Каждые две граничащих друг с другом продольных выемок 1 и 2, 3 и 4 формируют группы из двух продольных выемок. При этом магниты 6 и 7, 10, находящийся в продольных выемках 1 и 2 (один постоянный магнит из выемки 2 не показан) направлены наружу, к примеру, северными полюсами, а магниты 11 и 12, выполненные в продольных выемках 3 и 4, направлены наружу южными полюсами.
Электрический генератор работает следующим образом.
Чтобы использовать электрический генератор для выработки электроэнергии ротор электрического генератора приводят во вращение приложенным к нему крутящим моментом. При вращении ротора приложенным к нему посторонним крутящим моментом магнитный поток постоянных магнитов 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 взаимодействует с магнитным полем статора (не показан) и индуктирует в его обмотках необходимую для питания нагрузки электродвижущую силу.
Предлагаемый электрический генератор изготовлен и испытан.
Используемая в заявляемой полезной модели совокупность существенных признаков является новой, из уровня техники неизвестна, достижение заявленного технического результата обеспечивает.