КОММУТАТОРНЫЙ ГЕНЕРАТОР

Полезная модель относится к электрическим машинам, а именно к коммутаторным генераторам с коммутацией магнитного потока, преимущественно для автономных ветро- и гидроэлектростанций.
Известна электрическая машина Леонтьева А.А. (см. патент РФ 2175164, МПК H02K 25/00; 19/16, опубл. 20.10.2001 г.), содержащая станину, роторный вал, две торцевые крышки, к внутренним сторонам которых прикреплено по одному переменного сечения магнитопроводному кольцу, выполненных пакетами из изолированных листов электротехнической стали, имеющих форму, например, квадрата с центральным в нем отверстием и с четырьмя по углам квадрата плоскостями, перпендикулярных его диагоналям.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является машина с осевым возбуждением в цилиндрическом исполнении (см. Бут Д.А. Бесконтактные электрические машины. Москва, Высшая школа, 1985, с.255, ил.), содержащая статор с отдельными магнитно не связанными шихтованными модулями, которые охвачены сосредоточенными катушками, ротор, примыкающий к статору с двух сторон через рабочие зазоры, выполненный в виде двух немагнитных дисков с ферромагнитными секторами, каждый из которых перекрывает два соседних сердечника, а в полом валу размещен токопровод возбуждения.
Недостатки данной машины связаны с усложненным способом выполнения рабочей обмотки и обмотки возбуждения и с необходимостью боковой передачи механического момента.
Технический результат, заключающийся в упрощении выполнения обмоток, возможности установки генератора непосредственно на рабочий орган механического преобразователя, а также возможности применения при пониженной частоте вращения, обеспечивается за счет того, что в коммутаторном генераторе, содержащем статор с отдельными шихтованными модулями, обмотку возбуждения, рабочую обмотку и коммутатор, отличающийся тем, что шихтованные модули выполнены в виде радиально расположенных П-образных сегментов в количестве 2*р - элементов (средняя часть каждого из сегментов закреплена на валу), которые объединены в две группы по р-элементов смещенных в осевом направлении таким образом, что образуется три внутренних полости, в которых размещены две обмотки возбуждения (в крайних полостях) и рабочая обмотка (в средней полости), а цилиндрический коммутатор представляет собой "беличью клетку" выполненную из шихтованных пластин соединенных с торцов стальными кольцами.
На чертеже изображен коммутаторный генератор на постоянных магнитах с разрезом, а ниже его сечение.
Коммутаторный генератор с коммутацией магнитного потока содержит статор с двумя группами отдельных шихтованных П-образных сегментов 1 и 2, 1-ю и 2-ю обмотки возбуждения 3 и 4, рабочую обмотку 5 и коммутатор состоящий из шихтованных пластин 6 соединенных с торцов стальными кольцами 7.
Устройство работает следующим образом. Каждая обмотка возбуждения имея свою магнитную цепь (МЦ) создает встречный другой магнитный поток (МП), рабочая обмотка охватывает обе МЦ. Коммутатор замыкает то одну, то другую МЦ, что приводит к попеременному возрастанию и убыванию МП то в одном контуре, то в другом, в результате чего МП через витки рабочей обмотки изменяется как по величине, так и по направлению - как следствие наводится ЭДС. Частота ЭДС f определяется следующим образом:
где n - частота вращения коммутатора, об/мин;
р - число сегментов в одной группе (число пар полюсов).
Выполнение обмоток поверх сегментов, а не вокруг каждого из них позволяет значительно повысить частоту вырабатываемого напряжения. При тех же габаритах и оборотах, частоту можно повышать за счет дробления сегментов, вследствие чего оказывается возможным устанавливать этот генератор непосредственно на вал низкооборотных ветро- и гидротурбин, причем под конкретную частоту вращения рабочей турбины оказывается возможным изготовить индивидуальный генератор без каких-либо доработок.