ВЕТРОГЕНЕРАТОР ДЛЯ ПИТАНИЯ СЛАБОТОЧНЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ

Полезная модель относится к области электромашиностроения, а именно, к магнитоэлектрическим генераторам, использующим для вращения ротора энергию воздушного потока, и может быть использована в качестве источника питания для электронных устройств грузового подвижного состава железнодорожного транспорта.
В настоящее время на грузовом подвижном составе железнодорожного транспорта находят применение различные электронные устройства, как-то: электронные пломбы, датчики и сигнализаторы температуры нагрева подшипников. Все эти устройства нуждаются в источниках питания. Все типы отечественных грузовых вагонов автономными источниками питания не оборудованы. Применение аккумуляторных источников питания представляется проблематичным из-за необходимости периодической подзарядки и замены. Не является решением проблемы использование в качестве источника питания генераторов и аккумуляторов локомотивных цепей управления, поскольку при формировании состава, маневровых и сортировочных операциях вагоны могут длительное время находиться на запасных путях без локомотива.
Существует множество технических решений использования в качестве источников питания электронных устройств железнодорожных вагонов магнитоэлектрических генераторов роторного или вибрационного действия, в которых для генерирования э.д.с. используется либо вращательное движение колесных пар вагона, либо механическая вибрация вагона во время движения.
Общим недостатком этих устройств является то, что они работают только во время движения поезда.
Альтернативным решением для генерирования э.д.с. в этих условиях
может стать устройство магнитоэлектрического генератора, использующего для вращения ротора энергию воздушного потока от скоростного напора во время движения вагона на перегоне, а во время стоянки - от естественного движения воздушных масс (ветра).
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является торцевая электрическая машина (RU, №2246168, С1), имеющая статор с обмоткой, закрепленной в корпусе и два дискообразных ротора с постоянными магнитами. Роторы установлены на валу машины с двух сторон от статора.
Основной недостаток прототипа - минимальная частота вращения ротора составляет 80 об/мин, тогда как для реализации задуманного решения заявляемая машина должна генерировать э.д.с. при скорости вращения ротора, начиная с 25-30 об/мин, что соответствует минимальной скорости воздушного потока 0,5-1 м/с.
В основу предлагаемого технического решения поставлена задача создания ветрогенератора, обеспечивающего эффективное генерирование переменной э.д.с. при максимальных и минимальных величинах скорости набегающего воздушного потока.
Поставленная задача решается тем, что в ветрогенераторе для питания слаботочных электронных устройств, включающем корпус, статор с катушками, два ротора, привод представляет собой четырехлопастную крестовину с полусферическими или полуцилиндрическими чашками, роторы выполнены из магнитомягкого материала и снабжены лопастями, сердечниками катушек статора являются постоянные магниты, и дополнительно введен центробежный регулятор, обеспечивающий автоматическое регулирование зазора между лопастями роторов и магнитными сердечниками катушек статора.
Таким образом, индуцирование переменной э.д.с. происходит при попеременном перемыкании лопастями роторов магнитного потока сердечников катушек статора, а для повышения эффективности работы
ветрогенератора при минимальных и максимальных скоростях набегающего воздушного потока введен центробежный регулятор, обеспечивающий автоматическое регулирование зазора между лопастями роторов и магнитными сердечниками катушек статора и постоянство величины генерируемой э.д.с.
Полезная модель поясняется следующими чертежами:
Фиг.1. - общий вид ветрогенератора;
Фиг.2. - поперечный разрез ветрогенератора.
Предлагаемый ветрогенератор конструктивно состоит из основания 1, корпуса 2 и крышки 8. Внутри корпуса размещен статор, состоящий из катушек 4 с постоянными магнитами 5 в качестве сердечников. По обе стороны от статора на валу 12 установлены на ступицах 13 и 20 два лопастных ротора соответственно 7 и 19 из магнитно-мягкого материала.
Ступицы каждого ротора имеют возможность во время вращения перемещаться по валу 12 вдоль его оси. В проушинах ступиц 13 и 20 установлены тяги 3 с грузами 6 центробежного регулятора. В средней части вала 12 установлен неподвижный упор 17, закрепленный на валу штифтом 18. На ступице верхнего ротора имеется цилиндрический наконечник с резьбой 14 и гайка 15. Между опорной поверхностью гайки 15 и неподвижным упором 17 установлена цилиндрическая пружина 16. Вал ветрогенератора установлен на двух подшипниках 12 и 21. На внешнем конце вала закреплена четырехлопастная крестовина 10 с полусферическими или полуцилиндрическими чашками 9, которая вращается при любом направлении воздушного потока.
Ветрогенератор работает следующим образом:
В нерабочем состоянии под действием пружины 16 между торцевыми частями ступиц верхнего и нижнего роторов 14 и 20 и неподвижным упором 16 устанавливается зазор «а», а между пластинами роторов и магнитными сердечниками 5 катушек статора 4 зазор «в», обеспечивающий минимальный момент сопротивления вращению вала.
При воздействии потока воздуха на чашки 9 начинается раскручивание ротора. Лопасти роторов, проходя над магнитными сердечниками двух соседних катушек, вызывают попеременное изменение величины магнитного потока Ф и, вследствие этого, в обмотках катушек индуцируется переменная э.д.с. При дальнейшем увеличении скорости вращения роторов происходит перемещение грузов 7 центробежного регулятора и за счет сжатия пружины 16 зазор «а» между лопастями роторов и магнитными сердечниками 5 катушек 4 уменьшается до некоторой предельной величины, при этом ступицы верхнего и нижнего роторов упираются в неподвижный упор 16. При настройке регулятора изменяется усилие поджатия пружины 16 в зависимости от массы грузов 7 и массы вращающихся роторов. В установившемся режиме работы при относительно стабильном постоянстве воздушного потока лопасти роторов автоматически устанавливаются в положении, при котором обеспечивается максимальная величина э.д.с.
Таким образом, реализация полезной модели решает все поставленные задачи.