ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР

Полезная модель относится к электротехнике, а более конкретно к линейным электрическим генераторам, работающим по принципу Вернье, и в частности может быть использована для работы с тихоходными линейными приводами возвратно-поступательного действия.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является цилиндрический линейный генератор Вернье (Noman Baloch, Salman Khaliq and Byung-Il Kwon «A high force density HTS tubular Vernier machine» IEEE Transactions on magnetics, Vol. 53, No. 11, 2017, 8111205), который содержит верхний статор из магнитомягкого материала с зубцами и трехфазной обмоткой сосредоточенного типа. Нижний статор из магнитомягкого материала с зубцами расположен со смещением на половину полюсного деления относительно верхнего статора. Между верхним статором и нижним статором располагается транслятор, выполненный из магнитов чередующейся полярности и стальных сегментов.
Недостатками данного технического решения являются низкие удельные энергетические и эксплуатационные показатели, высокие значения реактивных сил и потокосцеплений, низкие значения электродвижущей силы на холостом ходе, неэффективное распределение магнитных полей в магнитопроводе генератора.
Технической задачей полезной модели является эффективное распределения магнитных полей в магнитопроводе генератора.
Техническим результатом полезной модели является повышение удельных энергетических характеристик генератора, повышение КПД генератора.
Это достигается тем, что линейный электрический генератор, содержащий цилиндрические коаксиально расположенные верхний статор из магнитомягкого материала с зубцами и трехфазной обмоткой, транслятор, выполненный из чередующихся постоянных магнитов и стальных сегментов, нижний статор из магнитомягкого материала с зубцами, между которыми помещены вставки из высокотемпературного сверхпроводящего материала, согласно полезной модели трехфазная обмотка распределена в пазах между зубцами верхнего статора, шаг зубцов верхнего статора равен шагу зубцов нижнего статора, при этом нижний статор смещен по оси относительно верхнего статора на одно полюсное деление транслятора.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид цилиндрического линейного электрического генератора с распределенной обмоткой возбуждения на верхнем статоре, на фиг. 2 - продольный разрез линейного электрического генератора.
Линейный электрический генератор имеет цилиндрическую форму и содержит цилиндрические коаксиально расположенные верхний статор 1, транслятор 2 и нижний статор 3. Верхний статор 1 выполнен с зубцами 4 и собран из листов магнитомягкого материала, скрепленных, например, бандажом по внешнему радиусу, и включает расположенную в пазах между зубцами 4 трехфазную распределенную обмотку 5. Нижний статор 3 с зубцами 6 собран из листов магнитомягкого материала, скрепленных, например, бандажом по внешнему радиусу, и включает закрепленные между зубцами 6 вставки 7 из высокотемпературного сверхпроводящего материала. Шаг зубцов 4 верхнего статора 1 равен шагу зубцов 6 нижнего статора 3. Между верхним статором 1 и нижним статором 3 располагается транслятор 2, выполненный из чередующихся постоянных магнитов 8 с осевой намагниченностью и стальных сегментов 9, скрепленных между собой. Нижний статор 3 смещен по оси относительно верхнего статора 1 на одно полюсное деление транслятора 2, т.е. на расстояние между ближайшими его северным и южным полюсами. Транслятор 2 выполнен с возможностью свободного перемещения между верхним 1 и нижним 4 статорами из-за наличия воздушных зазоров между ними.
пм
з
Линейный электрический генератор работает по принципу магнитной передачи. Число пар полюсов постоянных магнитов 8 транслятора 2 Р, число пар полюсов трехфазной распределенной обмотки 5 верхнего статора 1 Р и число зубцов 4 верхнего статора 1 (N), осуществляющих модуляцию магнитного потока, в предлагаемом генераторе удовлетворяют соотношению:
Изменение магнитного сопротивления для магнитных потоков отдельных постоянных магнитов 8 транслятора 2 из-за смещения зубцов 4 и 6 статоров 1 и 3 по отношению к полюсам транслятора 2 приводят к модуляции магнитной индукции по длине воздушного зазора генератора, создаваемой транслятором 2. Период изменения магнитной индукции по длине для ее основной составляющей равен двум полюсным делениям трехфазной распределенной обмотки 5. Возникающее потокосцепление с трехфазной распределенной обмоткой 5 индуцирует в ней ЭДС. Частота ƒ возникающей ЭДС зависит от скорости v перемещения транслятора 2 и определяется формулой
т
где р - длина полюсного деления транслятора 2.
Вставки из высокотемпературного сверхпроводящего материала 7 между зубцами 6 нижнего статора 3 позволяют вытеснить магнитные потоки из межзубцового пространства, тем самым уменьшить магнитные потоки рассеяния и обеспечить боле эффективную модуляцию магнитного потока
Использование полезной модели позволяет повысить удельные энергетические характеристики генератора за счет эффективного распределения магнитных полей в магнитопроводе генератора, повысить КПД генератора.