МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР С БИФИЛЯРНОЙ ОБМОТКОЙ

Полезная модель относится к области электротехники и электромашиностроения, а именно к генераторам электрической энергии автономных источников питания.
Известен генератор переменного тока с комбинированным возбуждением (патент РФ №2439770, H02K 19/16, H02K 21/14, H02K 1/27, Опубл. 10.10.2010. Бюл. №1), состоящий из двух шихтованных пакетов с многофазной обмоткой, впрессованных в массивный магнитопровод, неподвижной обмотки возбуждения, расположенной между шихтованными пакетами статора и ротор с укороченными полюсами. При этом полюса выполнены в виде намагниченных радиально и укороченных в аксиальном направлении постоянных магнитов, причем укорочение для полюсов разной полярности выполнено с противоположных сторон и на место укорочения добавлена вставка из магнитомягкого материала, число полюсов ротора отличается от числа зубцов статора на один или два, обмотка статора состоит из катушек, каждая из которых надета на два расположенных друг против друга зубца обоих шихтованных пакетов.
Недостатком аналога является сложность конструкции, в которой содержится два шихтованных пакета с многофазной обмоткой.
Известен магнитоэлектрический генератор (патент РФ №2053591, H02K 21/12, Опубл. 27.01.1996), содержащий установленный в корпусе с возможностью поворота индуктор в виде аксиально намагниченного магнита с явнополюсными наконечниками, а также рабочую обмотку, расположенную на магнитопроводах статора, магнитопроводы статора выполнены П-образными, равномерно распределенными по окружности с соответствием полюсов противоположным явнополюсным наконечникам индуктора, число магнитопроводов равно удвоенному числу полюсов явнополюсного наконечника индуктора, а соседние обмотки включены последовательно и встречно в случае обеспечения переменного напряжения либо согласно в случае обеспечения однополярного пульсирующего напряжения.
Недостатком аналога является невысокая надежность.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемой полезной модели является магнитоэлектрический генератор с распределенной обмоткой на статоре и постоянными магнитами на роторе. (Д.А. Бут, Бесконтактные электрические машины, 1990, стр. 76).
Недостатками прототипа являются зависимость напряжения от частоты вращения ротора и невозможность регулирования напряжения.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание нового устройства - магнитоэлектрического генератора с бифилярной обмоткой с достижением следующего технического результата: увеличение диапазона регулирования напряжения за счет изменения схемы соединения бифилярной обмотки с помощью системы стабилизации напряжения.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что магнитоэлектрический генератор, содержащий статор с распределенной обмоткой, ротор с постоянными магнитами, в отличие от прототипа содержит систему стабилизации напряжения, состоящую из системы управления и статического силового блока с возможностью подключения двух частей обмоток статора с бифилярным проводом последовательно или параллельно.
Существо полезной модели поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлено поперечное сечение магнитоэлектрического генератора с бифилярной обмоткой и системой стабилизации напряжения, на фиг. 2 показано сечение паза с проводниками бифилярной обмотки. На фиг. 3 показана структурная схема магнитоэлектрического генератора и системы стабилизации напряжения.
Магнитоэлектрический генератор с бифилярной обмоткой содержит ротор 1 с постоянными магнитами, который имеет возможность вращения в воздушном зазоре 2 статора 3. В свою очередь к магнитоэлектрическому генератору подключена система 4 стабилизации напряжения. В зубцово-пазовой зоне 5 статора 3 расположена статорная (якорная) обмотка 6. Секции статорной обмотки 6 выполнены бифилярным проводом 7.
Магнитоэлектрический генератор работает следующим образом. При вращении ротора 1 генератора, постоянные магниты образуют вращающееся магнитное поле в воздушном зазоре 2. Это поле пересекает проводники бифилярной обмотки 6 статора 3 и наводит в них ЭДС:
Е=k⋅Ф⋅n,
где: k - величина, зависящая в основном от числа витков в фазовой обмотке статора и числа пар полюсов;
Ф - действующая величина магнитного потока (ротора), пронизывающего две катушки обмотки статора;
n - число оборотов ротора.
В магнитоэлектрическом генераторе величина магнитного потока остается неизменной, поэтому ЭДС изменятся при изменении скорости вращения ротора 1. При скоростях вращения, близких к номинальным, величина ЭДС также близка к номинальному значению. В этом режиме генератор может питать большое количество электрических нагрузок, поэтому две части бифилярной статорной обмотки 6 соединяются параллельно. При малых скоростях вращения, ЭДС существенно меньше номинального значения, поэтому обмотки 6 соединяются последовательно, что позволяет увеличить ЭДС в два раза. В то же время величина тока и отдаваемой мощности ограничивается пропускной способностью одной части бифилярной статорной обмотки 6.
Система 4 стабилизации напряжения, включающая статический силовой блок 8 и систему 9 управления, работает следующим образом. Две части обмоток 6 с бифилярным проводом 7 каждой фазы включаются или последовательно или параллельно с помощью статического силового блока 8 на основании управляющих воздействий со стороны системы 9 управления в зависимости от режима генератора 10, содержащего ротор 1 и статор 2, в зубцово-пазовой зоне которого расположена статорная обмотка 6, и нагрузки 11.
Таким образом, заявляемая полезная модель обеспечивает расширение функциональных возможностей магнитоэлектрического генератора в увеличении диапазона регулирования напряжения за счет изменения схемы соединения бифилярной обмотки.