Sprawność prądnic synchronicznych z magnesami trwałymi. Generator synchroniczny końcowy z wzbudzeniem z magnesów trwałych. Magnesy trwałe w konstrukcjach generatorów
Bezstykowe generatory synchroniczne z magnesami trwałymi (SGPM) mają prosty obwód elektryczny, nie zużywają energii do wzbudzenia i mają zwiększoną sprawność, są wysoce niezawodne, mniej wrażliwe na reakcję twornika niż konwencjonalne maszyny, ich wady związane są z niskimi właściwościami regulacyjnymi ze względu na to, jaki jest przepływ pracy magnesy trwałe nie można zmieniać w szerokim zakresie. Jednak w wielu przypadkach ta cecha nie jest decydująca i nie przeszkadza w ich szerokim zastosowaniu.
Większość obecnie stosowanych CVD ma system magnesów z magnesami trwałymi, które się obracają. Dlatego systemy magnetyczne różnią się od siebie głównie konstrukcją wirnika (induktora). Stojan SGPM ma prawie taką samą konstrukcję jak w klasycznych maszynach prądu przemiennego, zwykle zawiera cylindryczny obwód magnetyczny złożony z arkuszy stali elektrotechnicznej, na wewnętrznej powierzchni którego znajdują się rowki do umieszczenia uzwojenia twornika. W przeciwieństwie do konwencjonalnych maszyn synchronicznych, szczelina robocza między stojanem a wirnikiem w SGPM jest minimalna, w oparciu o możliwości technologiczne. Konstrukcja wirnika jest w dużej mierze zdeterminowana przez pole magnetyczne i właściwości technologiczne twardy materiał magnetyczny.
Wirnik z magnesem cylindrycznym
Najprostszy to wirnik z monolitycznym cylindrycznym magnesem typu pierścieniowego (ryc. 5.9, a). Magnes 1 jest odlewany, osadzony na wale za pomocą tulei 2, na przykład wykonanej ze stopu aluminium. Namagnesowanie magnesu odbywa się w kierunku promieniowym na wielobiegunowej instalacji magnesującej. Ponieważ wytrzymałość mechaniczna magnesów jest niska, przy dużych prędkościach liniowych magnes jest umieszczany w powłoce (bandażu) z materiału niemagnetycznego.
Odmianą wirnika z magnesem cylindrycznym jest prefabrykowany wirnik z poszczególnych segmentów 1 z niemagnetycznej stalowej powłoki 3 (ryc. 5.9, b). Namagnesowane magnesy promieniowo segmentowane 1 są zamknięte w tulei 2 ze stali magnetycznej i zamocowane w dowolny sposób, na przykład za pomocą kleju. Generatory z wirnikiem tej konstrukcji, gdy magnes jest stabilizowany w stanie swobodnym, mają kształt krzywej EMF zbliżony do sinusoidalnego. Zaletą wirników z magnesem cylindrycznym jest prostota i wykonalność konstrukcji. Wadą jest niskie wykorzystanie objętości magnesu ze względu na małą długość linii średniego pola bieguna h oraz. Wraz ze wzrostem liczby biegunów wartość h i maleje, a wykorzystanie objętości magnesu pogarsza się.
Rysunek 5.9 - Wirniki Z magnes cylindryczny: a - monolityczny, b - prefabrykowany
Wirniki z magnesem gwiazdowym
W SGPM o mocy do 5 kVA szeroko stosowane są wirniki gwiaździste z wyraźnymi biegunami bez nabiegunników (ryc. 5.10, a). W tej konstrukcji magnes gwiaździsty jest częściej montowany na wale poprzez wylanie niemagnetycznego stopu 2. Magnes można również zobaczyć bezpośrednio na wale. Aby zmniejszyć efekt rozmagnesowania pola reakcji twornika przy zwarciowym prądzie udarowym na wirniku, w niektórych przypadkach zakłada się układ tłumiący 3. Ten ostatni jest z reguły wykonywany przez zalewanie wirnika aluminium. Przy dużych prędkościach na magnes dociskany jest bandaż niemagnetyczny.
Jednak w przypadku przeciążenia generatora reakcja poprzeczna twornika może spowodować asymetryczne odwrócenie krawędzi biegunów. Takie przemagnesowanie zniekształca kształt pola w szczelinie roboczej oraz kształt krzywej pola elektromagnetycznego.
Jednym ze sposobów zmniejszenia wpływu pola twornika na pole magnetyczne jest zastosowanie nabiegunników z miękkimi stalami magnetycznymi. Zmieniając szerokość nabiegunników (regulując strumień błądzący nabiegunników), można osiągnąć optymalne wykorzystanie magnesu. Dodatkowo zmieniając konfigurację nabiegunników można uzyskać pożądany kształt pola w szczelinie roboczej generatora.
Na ryc. 5.10, b przedstawia konstrukcję prefabrykowanego wirnika gwiaździstego z pryzmatycznymi magnesami trwałymi z nabiegunnikami. Magnesy 1 namagnesowane promieniowo są zamontowane na tulei 2 z miękkiego materiału magnetycznego. Na biegun magnesów nałożone są nabiegunniki 3 wykonane ze stali magnetycznej. Aby zapewnić wytrzymałość mechaniczną ba
Rysunek 5.10 - Wirniki typu gwiazda: a - bez nabiegunników; b - prefabrykowane z nabiegunnikami
Szmaki są przyspawane do niemagnetycznych wkładek 4, tworząc bandaż. Szczeliny między magnesami można wypełnić stopem aluminium lub związkiem.
Wadami wirników gwiaździstych z nabiegunnikami są złożoność konstrukcji i zmniejszenie wypełnienia objętości wirnika magnesami.
Wirniki z biegunami w kształcie pazurów.
W generatorach z duża liczba bieguny szeroko stosowana konstrukcja wirnika z biegunami w kształcie pazurów. Wirnik w kształcie pazura (ryc. 5.11) zawiera magnes cylindryczny 1, namagnesowany w kierunku osiowym, umieszczony na niemagnetycznej tulei 2. Kołnierze 3 i 4 z miękkimi stalami magnetycznymi przylegają do końców magnesu, mają kształt pazurów występy tworzące słupy. Wszystkie występy lewego kołnierza są biegunami północnymi, a występy prawego kołnierza są biegunami południowymi. Występy kołnierza zmieniają się na obwodzie wirnika, tworząc wielobiegunowy układ wzbudzenia. Moc generatora można znacznie zwiększyć, stosując zasadę modułową, umieszczając na wale kilka magnesów z biegunami w kształcie pazurów.
Wadami wirników typu kłowego są: względna złożoność konstrukcji, trudność namagnesowania magnesu w zmontowanym wirniku, duże strumienie wycieku, możliwość gięcia końców występów przy dużych prędkościach, miara wypełnienia wielkość wirnika z magnesem miała miarę.
Istnieją konstrukcje wirników z różnymi kombinacjami PM: z szeregowym i równoległym połączeniem magnesów MRS, z regulacją napięcia dzięki osiowemu ruchowi wirnika względem stojana, układem łącznego sterowania wzbudzeniem SHPM z PM i równoległym elektromagnetycznym uzwojenia itp. W przypadku bezprzekładniowych instalacji witroelektrycznych najlepszym rozwiązaniem jest zastosowanie SGPM
Rysunek 5.11 - Wirnik typu pazur
wersja słupowa. W Niemczech, na Ukrainie i innych krajach istnieje doświadczenie w opracowywaniu i stosowaniu generatorów wolnoobrotowych do bezprzekładniowych turbin wiatrowych o prędkości obrotowej 125-375 obr/min.
Ze względu na główne wymaganie stawiane bezprzekładniowej turbinie wiatrowej – aby mieć niską prędkość generatora – wymiary i waga HCPM są zawyżone w porównaniu z szybkimi generatorami o w przybliżeniu tej samej mocy. W obudowie 1 (rys. 5.12) znajduje się konwencjonalny stojan 2 z uzwojeniem 3. Wirnik (induktor) 4 z płytami neodymowo-żelazowo-borowymi 5 przyklejonymi na powierzchni zewnętrznej jest zamontowany na wale 6 z łożyskami 7. Obudowa 1 jest zamocowana na podstawa 8, podłoga” jest połączona z podporą turbiny wiatrowej, a wirnik 4 jest połączony z wałem turbiny wiatrowej (nie pokazano na rys. 5.12).
Przy niskich prędkościach wiatru dla turbin wiatrowych konieczne jest stosowanie generatorów z niskie prędkości obrót. W takim przypadku system często nie ma skrzyni biegów, a oś jest bezpośrednio połączona z osią. generator elektryczny. Rodzi to problem uzyskania odpowiednio wysokiego napięcia wyjściowego i mocy elektrycznej. Jednym ze sposobów rozwiązania tego problemu jest wielobiegunowa prądnica z wirnikiem o wystarczająco dużej średnicy. W takim przypadku wirnik generatora można wykonać za pomocą magnesów trwałych. Generator elektryczny z wirnikiem z magnesami trwałymi nie posiada kolektora i szczotek, które
Rysunek 5.12 - Schemat strukturalny SGPM dla bezprzekładniowej turbiny wiatrowej: 1- obudowa; 2 - stojan; 3 - uzwojenie; 4 - wirnik; 5 - płytki magnesów trwałych z Nd-Fe-B; 6 - wał; 7 - łożyska; 8 - podstawa
Pozwala znacznie zwiększyć jego niezawodność i czas pracy bez konserwacji i napraw.
Generator elektryczny z wirnikiem z magnesem trwałym można zbudować według różnych schematów, różniących się między sobą ogólnym układem uzwojeń i magnesów. Na wirniku generatora znajdują się magnesy o zmiennej polaryzacji. Na stojanie generatora znajdują się uzwojenia o zmiennym kierunku uzwojenia. Jeśli wirnik i stojan są dyskami współosiowymi, wówczas ten typ generatora nazywa się osiowym lub dyskiem (ryc. 5.13).
Jeśli wirnik i stojan są współosiowymi cylindrami współosiowymi, wówczas ten typ generatora nazywa się promieniowym lub cylindrycznym (ryc. 5.14). W generatorze promieniowym wirnik może znajdować się wewnątrz lub na zewnątrz stojana.
Rysunek 5.13 - Uproszczony schemat generatora elektrycznego z wirnikiem z magnesami trwałymi typu osiowego (dyskowego)
Rysunek 5.14 - Uproszczony schemat generatora elektrycznego z wirnikiem z magnesami trwałymi typu promieniowego (cylindrycznego)
Istotną cechą generatorów synchronicznych z PM w porównaniu z konwencjonalnymi generatorami synchronicznymi jest trudność w regulacji napięcia wyjściowego i jego stabilizacji. Jeśli w zwykłym maszyny synchroniczne możliwa jest płynna regulacja strumienia roboczego i napięcia poprzez zmianę prądu wzbudzenia, wówczas w maszynach z magnesami trwałymi nie jest to możliwe, ponieważ strumień Ф znajduje się w określonej linii powrotnej i nieznacznie się zmienia. Aby regulować i stabilizować napięcie generatorów synchronicznych z magnesami trwałymi, należy stosować specjalne metody.
Jednym z możliwych sposobów stabilizacji napięcia generatorów synchronicznych jest wprowadzenie do zewnętrznego obwodu elektrycznego generatora elementów pojemnościowych, które przyczyniają się do pojawienia się wzdłużnie magnesującej reakcji twornika. Cechy zewnętrzne generator o pojemnościowym charakterze obciążenia niewiele się zmienia i może nawet zawierać narastające sekcje. Kondensatory zapewniające pojemnościowy charakter obciążenia są połączone szeregowo bezpośrednio z obwodem obciążenia (rys. 5.15, a) lub przez pływający transformator, który pozwala zmniejszyć masę kondensatorów poprzez zwiększenie ich napięcia roboczego i zmniejszenie prądu (ryc. S.1S, b). Możliwe jest również podłączenie kondensatora równolegle do kręgu generatora (rys. 5.15, mi).
Rysunek 5.15 - włączenie kondensatorów stabilizujących w okrąg generator synchroniczny z magnesami trwałymi
Dobrą stabilizację napięcia wyjściowego generatora z PM można zapewnić stosując obwód rezonansowy zawierający pojemność C i cewkę nasycenia L. Obwód jest połączony równolegle z obciążeniem, jak pokazano na ryc. 5.16, a w obrazie jednofazowym. Ze względu na nasycenie cewki indukcyjnej jej indukcyjność maleje wraz ze wzrostem prądu, a zależność napięcia na cewce od prądu cewki indukcyjnej jest nieliniowa (ryc. 5.16, b). Jednocześnie zależność napięcia od pojemności od prądu jest liniowa. W punkcie przecięcia krzywych i , co odpowiada napięciu znamionowemu generatora
Rysunek 5.16 - stabilizacja napięcia, generator synchroniczny z magnesami trwałymi z wykorzystaniem obwodu rezonansowego: a - schemat połączeń obwodu; b - charakterystyka prądowo-napięciowa (b)
torus, w obwodzie występuje rezonans prądu, to znaczy prąd bierny nie wchodzi do obwodu z zewnątrz.
Jeśli napięcie spadnie, to, jak pokazano na ryc. 4.15, b, kiedy mamy , czyli obwód pobiera prąd pojemnościowy z generatora. Zachodząca w tym przypadku podłużna reakcja magnesująca twornika, przyczynia się do wzrostu U . Jeśli , to obwód pobiera również prąd indukcyjny z generatora. Reakcja rozmagnesowania wzdłużnego twornika prowadzi do spadku U.
W niektórych przypadkach do stabilizacji napięcia generatorów stosuje się dławiki nasycające (DN), które magnesowane są prądem stałym z układu regulacji napięcia. Wraz ze spadkiem napięcia regulator zwiększa prąd magnesujący w cewce, jego indukcyjność maleje z powodu nasycenia rdzenia, zmniejsza się efekt podłużnej reakcji rozmagnesowania twornika, a także spadek napięcia na DN, co pomaga przywrócić napięcie wyjściowe generatora.
Regulację i stabilizację napięcia generatorów z PM można skutecznie przeprowadzić za pomocą przekształtnika półprzewodnikowego, w którym w każdej fazie znajdują się dwa przeciwrównoległe tyrystory. Każda połówka krzywej napięcia przed przetwornicą odpowiada napięciu przewodzenia na jednym z tyrystorów. Jeżeli układ sterowania daje sygnały do włączenia tyrystorów z pewnym opóźnieniem, które odpowiada kątowi sterowania. Wraz ze spadkiem napięcia za przekształtnikiem, gdy napięcie na zaciskach generatora maleje, kąt maleje tak, że napięcie na generatorze . Za pomocą takiego konwertera można nie tylko stabilizować, ale także regulować napięcie wyjściowe w szerokim zakresie poprzez zmianę kąta. Wadą opisanego schematu jest pogorszenie jakości napięcia wraz ze wzrostem ze względu na pojawienie się wyższych harmonicznych.
Opisane sposoby regulacji i stabilizacji napięcia związane z zastosowaniem ciężkich i nieporęcznych urządzeń zewnętrznych w stosunku do generatora. Możliwe jest zapewnienie osiągnięcia tego celu poprzez zastosowanie dodatkowego uzwojenia magnetycznego (PO) w generatorze prąd stały, zmienia stopień nasycenia stalowych drutów magnetycznych, a tym samym zmienia zewnętrzne przewodnictwo magnetyczne w stosunku do magnesu.
Wzór użytkowy dotyczy elektrotechniki, a mianowicie: maszyny elektryczne i dotyczy doskonalenia konstrukcji generatorów synchronicznych typu końcowego, które mogą być wykorzystywane głównie do wytwarzania energii elektrycznej w turbinach wiatrowych. Konstrukcja generatora zawiera obudowę, w której umieszczone są przemienne elementy układu elektromagnetycznego (wirnik-stojan-wirnik), wykonane w postaci tarcz osadzonych na nieruchomym wale, gdzie tarcza stojana jest z nim sztywno połączona, na stałe na tarczach wirnika, a na tarczy stojana zamocowane są magnesy - cewki tworzące jego uzwojenie pierścieniowe z wyprowadzeniem jego końców przez otwór osiowy w wale, gdzie obudowa składa się z dwóch tarcz - przedniej i tylnej, montowanych na wale w łożyska, przednia osłona posiada osłonę-wał, tarcze wirnika są zamocowane na powyższych osłonach, tarcza stojana zamocowana na wale za pomocą ogniw wielołopatkowych po obu stronach, gdzie każda łopatka jest umieszczona w szczelinie technologicznej pomiędzy cewkami elektrycznymi . Zaletami tego generatora są: mniejsze, w porównaniu ze znanymi maszynami tego samego typu, te same wskaźniki mocy, wagi i wielkości; niezawodność w działaniu; łatwość produkcji; wysoka wydajność; produkcyjność montażu-demontażu generatora i jego konserwacja; możliwość wykonania dowolnych wymiarów dzięki zamocowaniu rdzenia stojana na stałym wale za pomocą wielołopatkowych ogniw po obu stronach.
Wzór użytkowy dotyczy elektrotechniki, a konkretnie maszyn elektrycznych, i dotyczy udoskonalenia konstrukcji generatorów synchronicznych typu końcowego, które mogą być wykorzystywane przede wszystkim do wytwarzania energii elektrycznej w turbinach wiatrowych.
Znany generator prądu synchronicznego z wzbudzeniem z magnesów trwałych, wykonanych zgodnie z typem zakończenia, zawierających stojan, składający się z dwóch części z pierścieniowymi rdzeniami magnetycznymi usytuowanymi współosiowo i równolegle do siebie, pomiędzy którymi umieszczony jest wirnik.
W zastosowanej konstrukcji wirnik wykonany jest w postaci tarczy, na której z obu stron zamocowane są magnesy trwałe, dzięki czemu można je przemagnesować z jednej strony na drugą, co prowadzi do obniżenia charakterystyk magnesów trwałych, a w konsekwencji spadek sprawności generatora.
Najbliżej zgłaszanego obiektu znajduje się prądnica synchroniczna czołowa wzbudzana magnesami trwałymi, zawierająca dwa wirniki z magnesami trwałymi i stojan pomiędzy nimi z cewkami ułożonymi w promieniowych rowkach umieszczonych na końcowej powierzchni stojana.
Umieszczenie cewek w żłobkach zmniejsza szczelinę roboczą, co może prowadzić do sklejania się rdzenia stojana z magnesami trwałymi, w wyniku czego generator staje się
nieoperacyjny. Zastosowanie szczelin prowadzi do pojawienia się niepożądanych składowych harmonicznych prądów, indukcji w szczelinie, a w konsekwencji do wzrostu strat i odpowiednio do zmniejszenia sprawność generatora. Wirniki tarczowe są połączone za pomocą kołków zasilających, co zmniejsza sztywność i niezawodność konstrukcji.
Rezultatem technicznym proponowanego rozwiązania, jako użytecznego modelu, jest wyeliminowanie ewentualnego sklejania się rdzenia stojana magnesami trwałymi, co zapewni gwarantowaną pracę generatora i zmniejszy straty, a w konsekwencji zwiększy sprawność poprzez zastosowanie pierścieniowe uzwojenie stojana. Model ten ma sztywniejszą konstrukcję dzięki połączeniu wirników ze sobą poprzez przymocowanie ich do obudowy generatora, co zwiększa jego niezawodność. Rdzeń stojana osadzony jest na nieruchomym wale z wielołopatkowymi ogniwami po obu stronach, co prowadzi do obniżenia parametrów wagowo-gabarytowych czołowej prądnicy synchronicznej z wzbudzeniem z magnesów trwałych i umożliwia wykonanie prądnicy o wystarczająco dużej średnicy wewnętrznej i zewnętrznej. Zaproponowany model pozwala zapewnić wykonalność montażu i demontażu generatora oraz jego konserwację.
Wzór użytkowy zakłada obecność obudowy, w której znajdują się przemienne elementy układu elektromagnetycznego (wirnik-stojan-wirnik), które są wykonane w postaci tarcz i są zamontowane na stałym wale. W tym przypadku stojan jest z nim sztywno połączony. Magnesy trwałe są zamocowane na tarczach wirnika, a cewki na tarczy stojana, tworząc jego uzwojenie pierścieniowe z wyprowadzeniem jego końców przez otwór osiowy w wale. Obudowa składa się z dwóch osłon - przedniej i tylnej, montowanych na wale w
namiar. Przednia osłona ma osłonę wału. Tarcze wirnika są zamocowane na powyższych osłonach, a tarcza stojana jest zamocowana na wale za pomocą wielołopatkowych łączników po obu stronach, gdzie każda łopatka jest umieszczona w szczelinie technologicznej pomiędzy cewkami elektrycznymi.
Figura 1 przedstawia generator w przekroju podłużnym; rysunek 2 - stojan (widok z przodu).
Generator składa się ze stojana 1 i dwóch wirników 2. Rdzeń stojana jest wykonany w postaci tarczy uzyskanej przez nawinięcie taśmy ze stali elektrotechnicznej na trzpień, którego średnica zewnętrzna jest równa średnicy wewnętrznej stojana. Rdzeń jest zamocowany między ogniwami wielołopatkowymi 3 po obu stronach. Każde ostrze jest umieszczone w szczelinie technologicznej pomiędzy cewkami 4 uzwojenia pierścieniowego. Ogniwa wielołopatkowe są ze sobą skręcone. Ich podstawy wykonane są w postaci tulei, które są zamontowane na stałym wale 5. Aby zapobiec ewentualnemu obrotowi stojana, łączniki są mocowane za pomocą klucza 6. Aby wyeliminować osiowy ruch stojana, jedno wielołopatkowe ogniwo jest dociskany do kołnierza wału, a drugi jest zaciskany przez stalową tuleję 7, przykręconą do wału na obwodzie trzema śrubami. Wał posiada osiowy otwór, przez który końce uzwojenia są wyprowadzane do skrzynki zaciskowej.
Rdzenie wirników wykonane są ze stali konstrukcyjnej, podobnie jak rdzeń stojana, w postaci tarcz, których szerokość jest równa długości magnesu trwałego 8. Magnesy trwałe są sektorami pierścieniowymi i są przyklejone do rdzenia. Szerokość magnesów jest równa szerokości cewek stojana i jest zbliżona do wartości podziału biegunów. Ich wymiary ograniczone są jedynie szerokością łopatki umieszczonej pomiędzy zwojami uzwojenia stojana. Dołączone rdzenie
wkręty z łbem wpuszczanym do wewnętrznej strony osłon 9 i 10. Zastosowanie wkrętów z łbem wpuszczanym zmniejsza poziom hałasu podczas pracy generatora. Tarcze wykonane są ze stopu aluminium. Łączy się je również śrubami z łbem wpuszczanym – jedna z osłonek posiada specjalne wgłębienia, w które wciskane są stalowe nakrętki (dla wzmocnienia połączenia, bo aluminium to miękki materiał), w które śruby są już wkręcone. W osłonach zamontowane są łożyska 11 z trwale wypełnionym smarem i dwiema podkładkami ochronnymi. Tarcza łożyskowa 9 ma pokrywę 12 wału wykonaną ze stali. Pełni w tym generatorze dwie funkcje: a) zamyka łożysko; b) odbiera obroty napędu. Osłona wału przymocowana jest do osłony łożyska za pomocą 9 śrub od strony wewnętrznej.
Działanie tego generatora odbywa się w następujący sposób: napęd przenosi moment obrotowy przez pokrywę wału 12 na cały korpus, w wyniku czego wirniki zaczynają się obracać. Zasada działania tego generatora jest podobna do zasady działania znanych generatorów synchronicznych: gdy wirniki 2 obracają się, pole magnetyczne magnesów trwałych przecina zwoje uzwojenia stojana, zmieniając się zarówno w wartości bezwzględnej, jak i w kierunku, oraz indukuje w nich zmienną siłę elektromotoryczną. Cewki uzwojenia są połączone szeregowo w taki sposób, że ich siły elektromotoryczne się sumują. Wytworzone napięcie jest pobierane z wyjściowych końców uzwojenia, które trafiają do skrzynki zaciskowej przez otwór osiowy w wale 5.
Taka konstrukcja generatora pozwala wyeliminować ewentualne sklejanie się rdzenia stojana magnesami trwałymi, a tym samym zapewnia gwarantowaną pracę generatora; daje
możliwość zmniejszenia pulsacji i strat powierzchniowych w stali dzięki zastosowaniu rdzenia bezżłobkowego i pierścieniowego uzwojenia stojana, w wyniku czego wzrasta sprawność. Umożliwia również zwiększenie niezawodności generatora dzięki zastosowaniu sztywniejszej konstrukcji (połączenie wirników ze sobą poprzez przymocowanie ich do obudowy generatora), zmniejszenie wskaźników masy i wielkości przy tej samej mocy oraz wykonać generator dowolnej wielkości, mocując rdzeń stojana do stałego wału za pomocą wielołopatkowych ogniw po obu stronach. Zaproponowany model pozwala zapewnić wykonalność montażu i demontażu generatora oraz jego konserwację.
Końcowa prądnica synchroniczna z wzbudzeniem z magnesów trwałych, zawierająca obudowę, w której umieszczone są przemienne elementy układu elektromagnetycznego (wirnik – stojan – wirnik), wykonane w postaci tarcz osadzonych na nieruchomym wale, gdzie tarcza stojana jest sztywno połączona do tych ostatnich na magnesach tarcz wirnika zamocowane są stałe, a na tarczy stojana znajdują się cewki tworzące jego uzwojenie pierścieniowe, których końce wychodzą przez otwór osiowy w wale, charakteryzujący się tym, że obudowa składa się z dwóch tarcz - przedniej i tylna, osadzona na wale w łożyskach, przednia osłona posiada osłonę wału, tarcze wirnika są zamocowane na powyższych tarczach, tarcza stojana jest zamocowana na wale za pomocą wielołopatkowych łączników z obu stron, w których jest osadzona każda łopatka w szczelinie technologicznej między cewkami elektrycznymi.
Niniejszy wynalazek dotyczy dziedziny elektrotechniki, a mianowicie bezszczotkowych maszyn elektrycznych, w szczególności generatorów prądu stałego, i może być stosowany w dowolnej dziedzinie nauki i technologii, która wymaga autonomicznych źródeł zasilania. Efektem technicznym jest stworzenie kompaktowego, wysokowydajnego generatora elektrycznego, który przy zachowaniu stosunkowo prostej i niezawodnej konstrukcji pozwala na duże zróżnicowanie parametrów wyjściowych prądu elektrycznego w zależności od warunków pracy. Istota wynalazku polega na tym, że bezszczotkowy generator synchroniczny z magnesami trwałymi składa się z jednej lub więcej sekcji, z których każda zawiera wirnik z okrągłym rdzeniem magnetycznym, na którym jest zamocowany z tym samym skokiem Liczba parzysta magnesy trwałe, stojan przenoszący parzystą liczbę elektromagnesów w kształcie podkowy ułożonych parami naprzeciw siebie i posiadający dwie cewki z szeregiem przeciwległych uzwojeń, urządzenie do prostowania prądu elektrycznego. Magnesy trwałe są mocowane na rdzeniu magnetycznym w taki sposób, że tworzą dwa równoległe rzędy biegunów o naprzemiennej biegunowości podłużnej i poprzecznej. Elektromagnesy są zorientowane w poprzek wspomnianych rzędów biegunów, tak że każda z cewek elektromagnesu znajduje się nad jednym z równoległych rzędów biegunów wirnika. Liczba biegunów w jednym rzędzie, równa n, spełnia zależność: n=10+4k, gdzie k jest liczbą całkowitą przyjmującą wartości 0, 1, 2, 3 itd. Liczba elektromagnesów w generatorze zwykle nie przekracza liczby (n-2). 12 w.p. mucha, 9 chor.
Rysunki do patentu RF 2303849
Niniejszy wynalazek dotyczy bezszczotkowych maszyn elektrycznych, w szczególności generatorów prądu stałego, i może być stosowany w dowolnej dziedzinie nauki i technologii, która wymaga autonomicznych źródeł zasilania.
Maszyny synchroniczne prądu przemiennego znajdują szerokie zastosowanie zarówno w zakresie produkcji, jak i zużycia energii elektrycznej. Wszystko maszyny synchroniczne mają właściwość odwracalności, to znaczy każdy z nich może pracować zarówno w trybie generatora, jak i w trybie silnika.
Generator synchroniczny zawiera stojan, zwykle wydrążony, laminowany cylinder z podłużnymi rowkami na wewnętrznej powierzchni, w których znajduje się uzwojenie stojana, oraz wirnik, który jest magnesami trwałymi o zmiennej polaryzacji, umieszczony na wale, który może być napędzany w jednym tak czy inaczej. W przemysłowych generatorach dużej mocy, aby uzyskać ekscytujące pole magnetyczne użyj uzwojenia wzbudzenia znajdującego się na wirniku. W generatorach synchronicznych o stosunkowo małej mocy stosuje się magnesy trwałe umieszczone na wirniku.
Przy stałej prędkości kształt krzywej pola elektromagnetycznego generowanego przez generator określa jedynie prawo rozkładu indukcji magnetycznej w szczelinie między wirnikiem a stojanem. Dlatego, aby uzyskać napięcie na wyjściu generatora o określonym kształcie i efektywnie zamienić energię mechaniczną na energię elektryczną, stosuje się różne geometrie wirnika i stojana oraz optymalną liczbę stałych biegunów magnetycznych i liczbę zwojów stojana. uzwojenia są wybrane (US 5117142, US 5537025, DE 19802784, EP 0926806, WO 02/003527, US 2002153793, US 2004021390, US 2004212273, US 2004155537). Wymienione parametry nie są uniwersalne, ale dobierane są w zależności od warunków pracy, co często prowadzi do pogorszenia innych właściwości generatora elektrycznego. Ponadto skomplikowany kształt wirnika lub stojana komplikuje produkcję i montaż generatora, a w efekcie podnosi koszt produktu. Wirnik synchronicznego generatora magnetoelektrycznego może mieć inny kształt, na przykład, kiedy niska moc wirnik jest zwykle wykonany w formie „gwiazdki”, o średniej mocy - z biegunami w kształcie pazurów i cylindrycznymi magnesami trwałymi. Wirnik szponiasty umożliwia uzyskanie generatora z rozpraszaniem biegunów, co ogranicza prąd udarowy w przypadku nagłego zwarcia generatora.
W generatorze z magnesami trwałymi trudno jest ustabilizować napięcie przy zmianie obciążenia (ponieważ nie ma sprzężenia magnetycznego, jak np. w generatorach z uzwojeniem wzbudzenia). Do stabilizacji napięcia wyjściowego i prostowania prądu stosuje się różne obwody elektryczne (GB 1146033).
Niniejszy wynalazek ukierunkowany jest na stworzenie kompaktowego generatora elektrycznego o wysokiej sprawności, który przy zachowaniu stosunkowo prostej i niezawodnej konstrukcji pozwala na szerokie zróżnicowanie parametrów wyjściowych prądu elektrycznego w zależności od warunków pracy.
Generator elektryczny wykonany zgodnie z niniejszym wynalazkiem jest bezszczotkowym generatorem synchronicznym z magnesami trwałymi. Składa się z jednej lub więcej sekcji, z których każda zawiera:
Wirnik z okrągłym obwodem magnetycznym, na którym zamocowana jest parzysta liczba magnesów trwałych o tym samym skoku,
Stojan przenoszący parzystą liczbę elektromagnesów w kształcie podkowy (w kształcie litery U) ułożonych parami naprzeciw siebie i posiadających dwie cewki, każda z kolejno przeciwnym kierunkiem uzwojenia,
Urządzenie do prostowania prądu elektrycznego.
Magnesy trwałe są mocowane na rdzeniu magnetycznym w taki sposób, że tworzą dwa równoległe rzędy biegunów o naprzemiennej biegunowości podłużnej i poprzecznej. Elektromagnesy są zorientowane w poprzek wspomnianych rzędów biegunów, tak że każda z cewek elektromagnesu znajduje się nad jednym z równoległych rzędów biegunów wirnika. Liczba biegunów w jednym rzędzie, równa n, spełnia zależność: n=10+4k, gdzie k jest liczbą całkowitą przyjmującą wartości 0, 1, 2, 3 itd. Liczba elektromagnesów w generatorze zwykle nie przekracza liczby n-2.
Urządzenie do prostowania prądu jest zwykle jednym ze standardowych obwodów prostowniczych wykonanych na diodach: pełnofalowym z punktem środkowym lub mostkiem, połączonym z uzwojeniami każdego elektromagnesu. W razie potrzeby można również zastosować inny obwód prostowniczy.
W zależności od cech pracy prądnicy wirnik może być umieszczony zarówno na zewnątrz stojana, jak i wewnątrz stojana.
Generator elektryczny wykonany zgodnie z niniejszym wynalazkiem może zawierać kilka identycznych sekcji. Liczba takich sekcji zależy od mocy mechanicznego źródła energii (silnika napędowego) oraz wymaganych parametrów generatora. Korzystnie sekcje nie są ze sobą w fazie. Można to osiągnąć, na przykład, wstępnie przesuwając wirnik w sąsiednich sekcjach o kąt α w zakresie od 0° do 360°/n; lub kątowe przesunięcie elektromagnesów stojana w sąsiednich sekcjach względem siebie. Korzystnie generator zawiera również jednostkę regulatora napięcia.
Istotę wynalazku ilustrują następujące rysunki:
Figura 1(a) i (b) przedstawia schemat generatora elektrycznego wykonanego zgodnie z niniejszym wynalazkiem, w którym wirnik jest umieszczony wewnątrz stojana;
figura 2 przedstawia obraz jednej sekcji generatora;
figura 3 przedstawia schemat obwodu generatora elektrycznego z pełnookresowym obwodem prostowniczym w punkcie środkowym;
figura 4 przedstawia schemat obwodu generatora elektrycznego z jednym z obwodów prostowniczych mostka;
Fig. 5 przedstawia schemat ideowy generatora elektrycznego z innym obwodem mostka prostowniczego;
Fig. 6 przedstawia schemat ideowy generatora elektrycznego z innym obwodem mostka prostowniczego;
Fig. 7 przedstawia schemat ideowy generatora elektrycznego z innym obwodem mostka prostowniczego;
Rys.8 przedstawia schemat generatora elektrycznego z wirnikiem zewnętrznym;
Fig. 9 jest obrazem wielosekcyjnego generatora wykonanego zgodnie z niniejszym wynalazkiem.
Figura 1(a) i (b) przedstawia generator, wykonany zgodnie z niniejszym wynalazkiem, który zawiera obudowę 1; wirnik 2 z okrągłym obwodem magnetycznym 3, na którym jest zamocowana parzysta liczba magnesów trwałych 4 o tym samym skoku; stojan 5 przenoszący parzystą liczbę elektromagnesów 6 w kształcie podkowy rozmieszczonych parami naprzeciw siebie oraz środki do prostowania prądu (nie pokazane).
Korpus 1 generatora jest zwykle odlewany ze stopu aluminium lub żeliwa lub spawany. Montaż generatora elektrycznego w miejscu jego instalacji odbywa się za pomocą łap 7 lub za pomocą kołnierza. Stojan 5 ma cylindryczny wewnętrzna powierzchnia, do których przymocowane są identyczne elektromagnesy 6 z tym samym skokiem, w tym przypadku dziesięć. Każdy z tych elektromagnesów ma dwie cewki 8 z uzwojeniami połączonymi szeregowo w przeciwnych kierunkach, umieszczone na rdzeniu 9 w kształcie litery U. Pakiet rdzeni 9 składa się z ciętych elektrotechnicznych płyt stalowych z klejem lub nitami. Wnioski z uzwojeń elektromagnesów przez jeden z obwodów prostownika (nie pokazano) są połączone z wyjściem generatora.
Wirnik 3 jest oddzielony od stojana szczeliną powietrzną i przenosi parzystą liczbę magnesów trwałych 4 ułożonych w taki sposób, że tworzą dwa równoległe rzędy biegunów, równoodległych od osi generatora i naprzemiennie biegunowo w kierunku wzdłużnym i poprzecznym (Rysunek 2). Liczba biegunów w jednym rzędzie spełnia zależność: n=10+4k, gdzie k jest liczbą całkowitą przyjmującą wartości 0, 1, 2, 3 itd. W tym przypadku (rysunek 1) n=14 (k=1) i odpowiednio całkowita liczba stałych biegunów magnetycznych wynosi 28. Gdy generator się obraca, każda z cewek elektromagnesu przechodzi przez odpowiedni rząd przemiennych biegunów. Magnesy trwałe i rdzenie elektromagnesów są tak ukształtowane, aby zminimalizować straty i uzyskać równomierność (w miarę możliwości) pola magnetycznego w szczelinie powietrznej podczas pracy generatora.
Zasada działania generatora elektrycznego wykonanego według niniejszego wynalazku jest podobna do zasady działania tradycyjnego generatora synchronicznego. Wał wirnika jest mechanicznie połączony z silnikiem napędowym (mechaniczne źródło energii). Pod wpływem momentu obrotowego silnika napędowego wirnik generatora obraca się z określoną częstotliwością. W tym przypadku w uzwojeniu cewek elektromagnesów, zgodnie ze zjawiskiem indukcji elektromagnetycznej, indukowana jest siła elektromotoryczna. Ponieważ cewki pojedynczego elektromagnesu mają inny kierunek uzwojenia i znajdują się w dowolnym momencie w strefie działania różnych biegunów magnetycznych, indukowane pole elektromagnetyczne w każdym z uzwojeń jest sumowane.
Podczas obrotu wirnika pole magnetyczne magnesu trwałego obraca się z określoną częstotliwością, dlatego każde z uzwojeń elektromagnesów naprzemiennie znajduje się w strefie bieguna północnego (N) magnetycznego, a następnie w strefie bieguna magnetycznego. południowy (S) biegun magnetyczny. W tym przypadku zmianie biegunów towarzyszy zmiana kierunku pola elektromagnetycznego w uzwojeniach elektromagnesów.
Uzwojenia każdego elektromagnesu są podłączone do prostownika prądowego, który zwykle jest jednym ze standardowych obwodów prostownikowych wykonanych z diod: pełnookresową z punktem środkowym lub jednym z obwodów mostkowych.
Rysunek 3 pokazuje schemat obwodu prostownika pełnookresowego z punktem środkowym, dla generatora elektrycznego z trzema parami elektromagnesów 10. Na rysunku 3 elektromagnesy są ponumerowane od I do VI. Jedno z wyjść uzwojenia każdego elektromagnesu i przeciwne wyjście uzwojenia przeciwnego elektromagnesu są połączone z jednym wyjściem 12 generatora; inne wyprowadzenia uzwojeń wymienionych elektromagnesów są połączone przez diody 11 z innym wyjściem 13 generatora (przy tym włączeniu diod wyjście 12 będzie ujemne, a wyjście 13 będzie dodatnie). Oznacza to, że jeśli dla elektromagnesu I początek uzwojenia (B) jest podłączony do ujemnej szyny, to dla przeciwnego elektromagnesu IV koniec uzwojenia (E) jest podłączony do ujemnej szyny. To samo dotyczy innych elektromagnesów.
Rysunki 4-7 przedstawiają różne obwody mostków prostowniczych. Połączenie mostków prostujących prąd z każdego z elektromagnesów może być równoległe, szeregowe lub mieszane. Ogólnie różne schematy służy do redystrybucji prądu wyjściowego i charakterystyki potencjału generatora. Ten sam generator elektryczny, w zależności od trybów pracy, może mieć taki lub inny schemat prostowania. Najlepiej, gdy generator zawiera dodatkowy przełącznik, który pozwala wybrać żądany tryb pracy (schemat połączenia mostkowego).
Rysunek 4 przedstawia schemat obwodu generatora elektrycznego z jednym z obwodów prostowniczych mostka. Każdy z elektromagnesów I-VI jest połączony z oddzielnym mostkiem 15, które z kolei są połączone równolegle. Zwykłe opony są podłączone odpowiednio do ujemnego wyjścia 12 generatora lub do dodatniego 13.
Rysunek 5 przedstawia obwód elektryczny z szeregowym połączeniem wszystkich mostków.
Rysunek 6 przedstawia obwód elektryczny z połączeniem mieszanym. Mostki prostujące prąd z elektromagnesów: I i II; III i IV; V i VI są połączone parami szeregowo. Z kolei pary są połączone równolegle wspólnymi autobusami.
Rysunek 7 przedstawia schemat obwodu generatora elektrycznego, w którym oddzielny mostek prostuje prąd z pary diametralnie przeciwnych elektromagnesów. Dla każdej pary diametralnie przeciwnych elektromagnesów, podobne zaciski (w tym przypadku „B”) są połączone elektrycznie ze sobą, a pozostałe zaciski są połączone z mostkiem prostowniczym 15. Całkowita liczba mostków wynosi m/2. Między sobą mostki mogą być połączone równolegle i/lub szeregowo. Rysunek 7 przedstawia równoległe połączenie mostów.
W zależności od cech pracy prądnicy wirnik może być umieszczony zarówno na zewnątrz stojana, jak i wewnątrz stojana. Rysunek 8 przedstawia schemat generatora elektrycznego z zewnętrznym wirnikiem (10 elektromagnesów; 36=18+18 magnesów trwałych (k=2)). Konstrukcja i zasada działania takiego generatora elektrycznego są podobne do opisanych powyżej.
Generator elektryczny, wykonany zgodnie z niniejszym wynalazkiem, może zawierać kilka sekcji A, B i C (rys. 9). Liczba takich sekcji zależy od mocy mechanicznego źródła energii (silnika napędowego) oraz wymaganych parametrów generatora. Każda z sekcji odpowiada jednej z opisanych powyżej konstrukcji. Agregat prądotwórczy może zawierać zarówno sekcje identyczne, jak i sekcje różniące się od siebie liczbą magnesów trwałych i/lub elektromagnesów lub obwodem prostowniczym.
Najlepiej, jeśli identyczne sekcje są ze sobą w fazie. Można to osiągnąć na przykład poprzez początkowe przesunięcie wirnika w sąsiednich sekcjach i przesunięcie kątowe elektromagnesów stojana w sąsiednich sekcjach względem siebie.
Przykłady realizacji:
Przykład 1. Zgodnie z niniejszym wynalazkiem wyprodukowano prądnicę do zasilania urządzeń elektrycznych napięciem do 36 V. Prądnica jest wykonana z obracającego się zewnętrznego wirnika, na którym umieszczonych jest 36 magnesów trwałych (18 w każdym rząd, k=2) ze stopu Fe-Nd -AT. Stojan przenosi 8 par elektromagnesów, z których każda ma dwie cewki zawierające 100 zwojów drutu PETV o średnicy 0,9 mm. Obwód przełączający jest mostkiem, z połączeniem tych samych wniosków diametralnie przeciwnych elektromagnesów (ryc. 7).
średnica zewnętrzna - 167 mm;
napięcie wyjściowe - 36 V;
prąd maksymalny - 43 A;
moc - 1,5 kW.
Przykład 2 Zgodnie z niniejszym wynalazkiem wykonano generator elektryczny do ładowania zasilaczy (pary akumulatorów 24 V) do miejskich pojazdów elektrycznych. Generator elektryczny zbudowany jest z obracającego się wirnika wewnętrznego, na którym umieszczono 28 magnesów trwałych (po 14 w każdym rzędzie, k=1), wykonanych ze stopu Fe-Nd-B. W stojanie znajduje się 6 par elektromagnesów, z których każda ma dwie cewki po 150 zwojów, nawinięte drutem PETV o średnicy 1,0 mm. Obwód przełączający jest pełnofalowy z punktem środkowym (rysunek 3).
Agregat prądotwórczy ma następujące parametry:
średnica zewnętrzna - 177 mm;
napięcie wyjściowe - 31 V (do ładowania akumulatora 24 V);
prąd maksymalny - 35A,
maksymalna moc - 1,1 kW.
Dodatkowo generator zawiera automatyczny regulator napięcia na 29,2 V.
PRAWO
1. Generator elektryczny zawierający co najmniej jeden odcinek kołowy, w tym wirnik z kołowym obwodem magnetycznym, na którym zamocowana jest parzysta liczba magnesów trwałych o tym samym skoku, tworząca dwa równoległe rzędy biegunów o naprzemiennej biegunowości podłużnej i poprzecznej, stojan z parzystą liczbą elektromagnesów w kształcie podkowy, ustawionych parami naprzeciw siebie, urządzenie do prostowania prądu elektrycznego, gdzie każdy z elektromagnesów ma dwie cewki z szeregiem przeciwnych uzwojeń, a każda z cewek elektromagnesów jest umieszczona nad jednym z równoległych rzędów biegunów wirnika i liczba biegunów w jednym rzędzie równa n spełnia stosunek
n=10+4k, gdzie k jest liczbą całkowitą przyjmującą wartości 0, 1, 2, 3 itd.
2. Generator elektryczny według zastrz. 1, znamienny tym, że liczba elektromagnesów stojana m spełnia stosunek mn-2.
3. Generator elektryczny według zastrz. 1, znamienny tym, że urządzenie do prostowania prądu elektrycznego zawiera diody podłączone do co najmniej jednego z wyjść uzwojeń elektromagnesów.
4. Generator elektryczny według zastrz. 3, znamienny tym, że diody są połączone w obwód pełnofalowy z punktem środkowym.
5. Generator elektryczny według zastrz. 3, znamienny tym, że diody są połączone w obwodzie mostkowym.
6. Generator elektryczny według zastrz. 5, znamienny tym, że liczba mostków jest równa mi są one połączone ze sobą szeregowo, równolegle lub szeregowo-równolegle.
7. Generator elektryczny według zastrzeżenia 5, znamienny tym, że liczba mostków jest równa m/2 i jedno z wyjść o tej samej nazwie każdej pary diametralnie przeciwnych elektromagnesów jest połączone ze sobą, a pozostałe są połączone z jeden most.
8. Generator elektryczny według któregokolwiek z zastrzeżeń 1 do 7, znamienny tym, że wirnik jest umieszczony na zewnątrz stojana.
9. Generator elektryczny według któregokolwiek z zastrzeżeń 1 do 7, znamienny tym, że wirnik jest umieszczony wewnątrz stojana.
10. Generator elektryczny według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera co najmniej dwie identyczne sekcje.
11. Generator elektryczny według zastrz. 10, znamienny tym, że co najmniej dwie sekcje są przesunięte w fazie względem siebie.
12. Generator elektryczny według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera co najmniej dwie sekcje, które różnią się liczbą elektromagnesów.
13. Generator elektryczny według zastrz. 1, znamienny tym, że dodatkowo zawiera jednostkę regulatora napięcia.
Wynalazek dotyczy dziedziny elektrotechniki i elektrotechniki, w szczególności generatorów synchronicznych wzbudzanych magnesami trwałymi. Efektem technicznym jest rozszerzenie parametrów pracy generatora synchronicznego o możliwość regulacji zarówno jego mocy czynnej, jak i wyjściowego napięcia przemiennego oraz możliwość wykorzystania go jako źródła prądu spawania podczas prowadzenia spawania łukiem elektrycznym w różnych trybach. Generator synchroniczny wzbudzany z magnesów trwałych zawiera zespół łożyskowy stojana z łożyskami wsporczymi (1, 2, 3, 4), na którym osadzony jest zespół pierścieniowych obwodów magnetycznych (5) z występami biegunowymi wzdłuż obwodu, wyposażony w cewki elektryczne (6) umieszczone na nich z wielofazowymi uzwojeniami kotwiącymi (7) i (8) stojana, osadzone na wale nośnym (9) z możliwością obrotu w łożyskach nośnych (1, 2, 3, 4) wokół zespół łożyskowy stojana, zespół wirników pierścieniowych (10) z wirnikami pierścieniowymi zamontowanymi na wewnętrznych ścianach bocznych wkładki magnetyczne (11) z przemiennymi biegunami magnetycznymi w kierunku obwodowym z par p, przykrywające półki biegunowe cewkami elektrycznymi (6) uzwojeń twornika (7, 8) obwodu magnetycznego pierścieniowego stojana. Zespół łożyskowy stojana wykonany jest z grupy identycznych modułów. Moduły zespołu łożyskowego stojana są zainstalowane z możliwością ich obrotu względem siebie wokół osi, sosna z wałem podporowym (9) i wyposażone są w napęd kinematycznie połączony z nimi do obrotu kątowego względem siebie inne, a fazy uzwojeń kotwicznych wspomnianych modułów o tej samej nazwie są ze sobą połączone, tworząc wspólne fazy uzwojenia twornika stojana. 5 z.p. mucha, 3 chore.
Rysunki do patentu RF 2273942
Wynalazek dotyczy dziedziny elektrotechniki, w szczególności generatorów synchronicznych z wzbudzaniem z magnesów trwałych i może być stosowany w autonomicznych źródłach zasilania w samochodach, łodziach, a także w autonomicznych zasilaczach dla odbiorców z prądem przemiennym zarówno standardowych przemysłowych częstotliwości i podwyższonej częstotliwości oraz w elektrowniach autonomicznych jako źródło prądu spawania do spawania łukiem elektrycznym w terenie.
Znany generator synchroniczny wzbudzany z magnesów trwałych, zawierający zespół nośnika stojana z łożyskami wsporczymi, na którym osadzony jest pierścieniowy obwód magnetyczny z występami biegunowymi wzdłuż obwodu, wyposażony w umieszczone na nich cewki elektryczne z uzwojeniem stojana twornika, a także zamontowany na wał nośny do obracania się we wspomnianych łożyskach podporowych, wirnik z magnesami stałymi (patrz np. A.I. Voldek, „Maszyny elektryczne”, red. Energia, oddział Leningrad, 1974, s. 794).
Wadami znanego generatora synchronicznego są znaczne zużycie metalu i duże wymiary ze względu na znaczne zużycie metalu oraz wymiary masywnego cylindrycznego kształtu wirnika, wykonanego z magnesów trwałych wykonanych ze stopów magnetycznie twardych (takich jak alni, alnico, magnico itp. .).
Znany jest również generator synchroniczny wzbudzany z magnesów trwałych, zawierający zespół łożyskowy stojana z łożyskami podporowymi, na którym osadzony jest pierścieniowy obwód magnetyczny z występami biegunowymi wzdłuż obwodu, wyposażony w umieszczone na nich cewki elektryczne z uzwojeniem stojana twornika, wirnik pierścieniowy zamontowany do obracania się wokół pierścieniowego obwodu magnetycznego stojana z pierścieniową wkładką magnetyczną zamontowaną na wewnętrznej ścianie bocznej z biegunami magnetycznymi naprzemiennymi w kierunku obwodowym, przykrywającym półki biegunowe cewkami elektrycznymi uzwojenia twornika określonego pierścieniowego obwodu magnetycznego stojana ( patrz na przykład patent RF nr 2141716, klasa N 02 K 21/12 według zgłoszenia nr 4831043/09 z 2 marca 1988).
Wadą znanego generatora synchronicznego z wzbudzeniem z magnesów trwałych są wąskie parametry pracy ze względu na brak możliwości sterowania mocą czynną generatora synchronicznego, gdyż w konstrukcji tego generatora indukcyjnego synchronicznego nie ma możliwości szybkiej zmiany całkowity strumień magnetyczny generowany przez poszczególne magnesy trwałe określonej pierścieniowej wkładki magnetycznej.
Najbliższym analogiem (prototypem) jest generator synchroniczny wzbudzany z magnesów trwałych, zawierający zespół łożysk stojana z łożyskami wsporczymi, na którym osadzony jest pierścieniowy obwód magnetyczny z półkami biegunowymi wzdłuż obwodu, wyposażony w cewki elektryczne umieszczone na nich z -fazowe uzwojenie twornika stojana, osadzone na wale podporowym z możliwością obrotu we wspomnianych łożyskach podporowych wokół pierścieniowego obwodu magnetycznego stojana, RF nr 2069441, klasa H 02 K 21/22 wg zgłoszenia nr 4894702/07 z dnia 06.01.2090).
Wadą znanego generatora synchronicznego z wzbudzeniem z magnesów trwałych są również wąskie parametry pracy, zarówno ze względu na brak możliwości sterowania mocą czynną generatora synchronicznego indukcyjnego, jak i brak możliwości sterowania wielkością wyjściowego napięcia przemiennego, co powoduje, że trudne do wykorzystania jako źródło prądu spawania w spawaniu łukowym (w konstrukcji znanego generatora synchronicznego nie ma możliwości szybkiej zmiany wielkości całkowitego strumienia magnetycznego poszczególnych magnesów trwałych, które tworzą pierścieniową wkładkę magnetyczną pomiędzy nimi).
Celem niniejszego wynalazku jest rozszerzenie parametrów pracy generatora synchronicznego poprzez zapewnienie możliwości regulacji zarówno jego mocy czynnej, jak i możliwości regulacji napięcia przemiennego, a także zapewnienie możliwości wykorzystania go jako źródła prądu spawania podczas prowadzenia spawania łukiem elektrycznym w różnych trybach.
Cel ten osiąga się dzięki temu, że generator synchroniczny wzbudzany z magnesów trwałych, zawierający zespół łożysk stojana z łożyskami wsporczymi, na którym osadzony jest pierścieniowy obwód magnetyczny z występami biegunowymi wzdłuż obwodu, wyposażony w cewki elektryczne umieszczone na nich z wielofazowe uzwojenie twornika stojana, osadzone na wale nośnym z możliwością obrotu we wspomnianych łożyskach nośnych wokół pierścieniowego obwodu magnetycznego stojana, stojan zbudowany jest z grupy identycznych modułów z określonym pierścieniowym obwodem magnetycznym i pierścieniowym wirnik, osadzone na jednym wale podporowym z możliwością ich obrotu względem siebie wokół osi współosiowej z wałem podporowym, oraz są one połączone kinematycznie połączonym z nimi napędem, aby obracać je względem siebie, a te same fazy uzwojeń twornika w modułach zespołu łożyska stojana są ze sobą połączone, tworząc wspólne fazy uzwojenia twornika stojana.
Dodatkową różnicą proponowanego generatora synchronicznego z wzbudzeniem z magnesów trwałych jest to, że te same bieguny magnetyczne pierścieniowych wkładek magnetycznych wirników pierścieniowych w sąsiednich modułach zespołu nośnika stojana są usytuowane przystająco do siebie w tych samych płaszczyznach promieniowych, a końce fazowe uzwojenia twornika w jednym module zespołu nośnika stojana są połączone z początkami faz uzwojenia twornika o tej samej nazwie w innym sąsiednim module zespołu nośnika stojana, tworząc w połączeniu ze sobą wspólne fazy stojana uzwojenie twornika.
Ponadto każdy z modułów zespołu łożyska stojana zawiera pierścieniową tuleję z zewnętrznym kołnierzem oporowym i tuleję z centralnym otworem na końcu, a pierścieniowy wirnik w każdym z modułów zespołu nośnika stojana zawiera pierścieniową osłonę z wewnętrznym kołnierzem oporowym, w którym zamontowana jest wspomniana odpowiednia pierścieniowa wkładka magnetyczna, przy czym wspomniane pierścieniowe tuleje modułów zespołu łożyska stojana są połączone swoją wewnętrzną cylindryczną ścianą boczną z jednym ze wspomnianych łożysk nośnych, z których drugie są połączone ze ściankami środkowych otworów na końcach wskazanych odpowiednich miseczek, pierścieniowe panewki pierścieniowego wirnika są sztywno połączone z wałem nośnym za pomocą jednostek mocujących, a pierścieniowy obwód magnetyczny w odpowiednim module stojana zespół łożyskowy jest zamontowany na określonej tulei pierścieniowej, sztywno przymocowanej swoim zewnętrznym kołnierzem oporowym do bocznej cylindrycznej ścianki miski i tworzącej wraz z tą ostatnią pierścieniową wnękę, w której umieszczana jest wskazówka odpowiedni pierścieniowy obwód magnetyczny z cewkami elektrycznymi odpowiedniego uzwojenia twornika stojana. Dodatkową różnicą proponowanego generatora synchronicznego z wzbudzeniem z magnesów trwałych jest to, że każdy z elementów mocujących łączący płaszcz pierścieniowy wirnika pierścieniowego z wałem nośnym zawiera piastę zamontowaną na wale nośnym z kołnierzem sztywno przymocowanym do wewnętrznego kołnierza oporowego odpowiedniej powłoki pierścieniowej.
Dodatkową różnicą proponowanego generatora synchronicznego z wzbudzeniem magnesami trwałymi jest to, że napęd do kątowego obrotu modułów zespołu nośnika stojana względem siebie jest zamontowany za pomocą zespołu nośnego na modułach zespołu nośnika stojana.
Dodatkowo napęd obrotu kątowego względem siebie modułów zespołu łożyska stojana wykonany jest w postaci mechanizmu śrubowego ze śrubą pociągową i nakrętką oraz zespołu nośnego dla napędu obrotu kątowego sekcji zespół nośny stojana zawiera ucho podporowe zamocowane na jednej ze wspomnianych miseczek i pręt podporowy na drugiej miseczce, podczas gdy śruba pociągowa jest połączona obrotowo za pomocą dwustopniowego zawiasu na jednym końcu przez oś równoległą do osi wspomniany wałek nośny, z określoną belką nośną, wykonany ze szczeliną prowadzącą umieszczoną wzdłuż łuku koła, a nakrętką mechanizmu śrubowego jest obrotowo połączona z jednego końca ze wspomnianym uchem, z drugiej strony wykonana jest z trzpień przeszedł przez szczelinę prowadzącą w belce nośnej i wyposażony w element blokujący.
Istotę wynalazku ilustrują rysunki.
Figura 1 przedstawia widok ogólny proponowanego generatora synchronicznego z wzbudzeniem magnesami trwałymi w przekroju podłużnym;
Figura 2 - widok A na figurze 1;
Rysunek 3 przedstawia schematycznie obwód wzbudzenia magnetycznego generatora synchronicznego w wykonaniu z trójfazowymi obwodami elektrycznymi uzwojeń twornika stojana w początkowym położeniu początkowym (bez kątowego przesunięcia odpowiednich faz o tej samej nazwie w modułach nośnika stojana jednostka) dla liczby par biegunów stojana p=8;
Figura 4 - to samo, z fazami trójfazowych obwodów elektrycznych uzwojeń kotwiących stojana, rozmieszczonych względem siebie w położeniu kątowym pod kątem równym 360/2p stopni;
Rysunek 5 pokazuje opcję obwód elektryczny połączenia uzwojeń kotwiących stojana generatora synchronicznego z połączeniem faz generatora z gwiazdą i połączeniem szeregowym tych samych faz we wspólnych fazach przez nie utworzonych;
Figura 6 pokazuje inną wersję obwodu elektrycznego do łączenia uzwojeń twornika stojana generatora synchronicznego z połączeniem faz generatora w trójkącie i połączeniem szeregowym tych samych faz we wspólnych fazach przez nie utworzonych;
Rysunek 7 pokazuje schematyczny wykres wektorowy zmiany wielkości napięć fazowych generatora synchronicznego z obrotem kątowym odpowiednich faz o tej samej nazwie uzwojenia twornika stojana (odpowiednio modułów jednostki nośnej stojana) w odpowiedni kąt i kiedy te fazy są połączone zgodnie ze schematem „gwiazdy”;
Rysunek 8 - to samo, przy łączeniu faz uzwojeń kotwiących stojana zgodnie ze schematem „trójkąta”;
Rysunek 9 przedstawia schemat z wykresem zależności wyjściowego napięcia liniowego generatora synchronicznego od geometrycznego kąta obrotu tych samych faz uzwojeń twornika stojana z redukcją odpowiedniego elektrycznego kąta obrotu napięcia wektor w fazie do łączenia faz zgodnie ze schematem „gwiazdy”;
Rysunek 10 przedstawia schemat z wykresem zależności wyjściowego napięcia liniowego generatora synchronicznego od geometrycznego kąta obrotu tych samych faz uzwojeń twornika stojana z redukcją odpowiedniego elektrycznego kąta obrotu napięcia wektor w fazie do łączenia faz zgodnie ze schematem „trójkąta”.
Generator synchroniczny z wzbudzeniem z magnesów trwałych zawiera zespół łożysk stojana z łożyskami wsporczymi 1, 2, 3, 4, na których osadzona jest grupa identycznych pierścieniowych rdzeni magnetycznych 5 (np. w postaci monolitycznych dysków wykonanych z kompozytu proszkowego magnetycznie miękki materiał) z biegunowymi występami wzdłuż obwodu, wyposażonymi w umieszczone na nich cewki elektryczne 6 z wielofazowymi (na przykład trójfazowymi, a w przypadek ogólny faza m) uzwojenia twornika 7, 8 stojana, zamontowane na wale nośnym 9 z możliwością obrotu we wspomnianych łożyskach nośnych 1, 2, 3, 4 wokół zespołu łożyskowego stojana, grupa identycznych wirników pierścieniowych 10, z pierścieniowymi wkładkami magnetycznymi 11 zamontowanymi na wewnętrznych ściankach bocznych (np. w postaci monolitycznych pierścieni magnetycznych wykonanych z proszkowego materiału magnetoanizotropowego) z biegunami magnetycznymi przemiennymi w kierunku obwodowym z p-par (w tej wersji generatora, liczba par p biegunów magnetycznych wynosi 8), pokrywając występy biegunowe cewkami elektrycznymi 6 uzwojeń twornika 7, 8 tych pierścieniowych obwodów magnetycznych 5 stojana. Zespół łożyska stojana składa się z grupy identycznych modułów, z których każdy zawiera pierścieniową tuleję 12 z zewnętrznym kołnierzem oporowym 13 i miseczką 14 z centralnym otworem „a” na końcu 15 oraz z boczną cylindryczną ścianą 16. Każdy z pierścieniowych wirników 10 zawiera pierścieniową osłonę 17 z wewnętrznym kołnierzem oporowym 18. Pierścieniowe tuleje 12 modułów zespołu łożyska stojana są powiązane z ich wewnętrzną cylindryczną ścianą boczną z jednym ze wspomnianych łożysk podporowych (z łożyskami podporowymi 1, 3), z których drugie (łożyska nośne 2, 4) są połączone ze ściankami środkowych otworów „a” na końcach 15 wskazanych odpowiednich miseczek 14. Pierścieniowe osłony 17 pierścieniowych wirników 10 są sztywno połączone z wał nośny 9 za pomocą elementów złącznych, a każdy z pierścieniowych obwodów magnetycznych 5 w odpowiednim module zespołu łożyska stojana jest zamontowany na określonej tulei pierścieniowej 12, sztywno przymocowanej swoim zewnętrznym kołnierzem oporowym 13 z boczną cylindryczną ścianą 16 miseczką 14 i generatrix th, razem z tym ostatnim, pierścieniowa wnęka „b”, w której umieszczony jest wskazany odpowiedni pierścieniowy obwód magnetyczny 5 z cewkami elektrycznymi 6 odpowiedniego uzwojenia twornika (uzwojenia twornika 7, 8) stojana. Moduły zespołu łożyskowego stojana (tuleje pierścieniowe 12 z tulejami 14 tworzącymi te moduły) są montowane z możliwością ich obrotu względem siebie wokół osi współosiowej z wałem nośnym 9 i wyposażone są w kinematycznie połączony napęd do ich kątowego obrotu względem siebie, zamontowany za pomocą zespołu nośnego na modułach zespołu łożyska stojana. Każdy z łączników łączących pierścieniową osłonę 17 odpowiedniego pierścieniowego wirnika 10 z wałem nośnym 9 zawiera piastę 19 zamontowaną na wale nośnym 9 z kołnierzem 20 sztywno przymocowanym do wewnętrznego kołnierza oporowego 18 odpowiedniej pierścieniowej osłony 17. Napęd obrotu kątowego modułów zespołu łożyska stojana względem siebie w prezentowanym przykładzie wykonania wykonany jest w postaci mechanizmu śrubowego ze śrubą pociągową 21 i nakrętką 22, a zespół nośny napędu dla kąt obrotu odcinków zespołu łożyska stojana zawiera łapę nośną 23 zamocowaną na jednej ze wspomnianych miseczek 14, a na drugiej szybie 14 pręt nośny 24. Śruba pociągowa 21 jest połączona obrotowo za pomocą dwustopniowego zawiasu (zawias o dwóch stopniach swobody) z jednym końcem „w” przez oś 25 równoległą do osi O-O1 wspomnianego wału nośnego 9, z określoną belką nośną 24, wykonaną z umieszczoną wzdłuż łuku koła z szczelina prowadząca „g”, a nakrętka 22 mechanizmu śrubowego jest obrotowo połączona na jednym końcu ze wspomnianą łapą wsporczą 23, wykonana jest na drugim końcu z trzpieniem 26 przechodzącym przez szczelinę prowadzącą „g” w belce nośnej 24 i jest wyposażony w element blokujący 27 (nakrętka zabezpieczająca). Na końcu nakrętki 22, połączonej obrotowo z łapą podtrzymującą 23, znajduje się dodatkowy element blokujący 28 (dodatkowa nakrętka blokująca). Wał nośny 9 jest wyposażony w wentylatory 29 i 30 do chłodzenia uzwojeń twornika 7, 8 stojana, z których jeden (29) znajduje się na jednym końcu wału nośnego 9, a drugi (30) jest umieszczony pomiędzy sekcje zespołu łożyska stojana i zamontowane na wale nośnym 9. tuleje 12 sekcji zespołu łożyska stojana są wykonane z otworami wentylacyjnymi „d” na zewnętrznych kołnierzach oporowych 13 do przepuszczania przepływu powietrza do odpowiednich wnęk pierścieniowych „b " utworzone przez pierścieniowe tuleje 12 i miseczki 14, a tym samym chłodzące uzwojenia kotwicy 7 i 8, umieszczone w cewkach elektrycznych 6 na występach biegunowych pierścieniowych rdzeni magnetycznych 5. Na końcu wału nośnego 9, na którym znajduje się wentylator 29, koło pasowe 31 jest zamontowane do napędzania pierścieniowych wirników 10 generatora synchronicznego. Wentylator 29 jest zamocowany bezpośrednio na kole pasowym 31. Na drugim końcu śruby pociągowej 21 mechanizmu śrubowego jest zainstalowany uchwyt 32 do ręcznego sterowania mechanizmem śrubowym napędu w celu kątowego obrotu modułów zespołu łożyska stojana względem siebie. Fazy o tej samej nazwie (A1, B1, C1 i A2, B2, C2) uzwojeń twornika w pierścieniowych obwodach magnetycznych 5 modułów jednostki nośnej stojana jest ze sobą połączonych, tworząc wspólne fazy generatora (połączenie tych samych faz ogólnie zarówno szeregowy, jak i równoległy, a także złożony ). Bieguny magnetyczne o tej samej nazwie („północ” i odpowiednio „południe”) pierścieniowych wkładek magnetycznych 11 wirników pierścieniowych 10 w sąsiednich modułach zespołu łożyska stojana są usytuowane zgodnie ze sobą w tych samych płaszczyznach promieniowych. W przedstawionym przykładzie wykonania końce faz (A1, B1, C1) uzwojenia twornika (uzwojenie 7) w pierścieniowym obwodzie magnetycznym 5 jednego modułu jednostki nośnej stojana są połączone z początkami tych samych faz (A2 , B2, C2) uzwojenia twornika (uzwojenie 8) w sąsiednim innym węźle łożyskowym modułu stojana, tworząc między sobą szeregowo wspólne fazy uzwojenia twornika stojana.
Generator synchroniczny z wzbudzeniem z magnesów trwałych działa w następujący sposób.
Z napędu (na przykład z silnika spalinowego, głównie diesla, nie pokazanego na rysunku) przez koło pasowe 31 przekładni z paskiem klinowym, ruch obrotowy jest przenoszony na wał nośny 9 z pierścieniowymi wirnikami 10. Gdy wirniki pierścieniowe 10 (osłony pierścieniowe 17) obracają się dzięki pierścieniowym wkładkom magnetycznym 11 (na przykład monolityczne pierścienie magnetyczne wykonane z proszkowego materiału magnetoanizotropowego) powstają obracające się strumienie magnetyczne, które przenikają przez szczelinę pierścieniową powietrzną między pierścieniowymi wkładkami magnetycznymi 11 a pierścieniowymi rdzeniami magnetycznymi 5 (np. monolityczne tarcze z kompozytu proszkowego magnetycznie miękkiego materiału) modułów zespołu łożyskowego stojana, a także penetrujące występy biegunów promieniowych (konwencjonalnie nie pokazane na rysunku) pierścieniowych obwodów magnetycznych 5. Podczas obrotu pierścieniowe wirniki 10, naprzemienne przejście naprzemiennych biegunów magnetycznych „północnego” i „południowego” pierścieniowych wkładek magnetycznych 11 jest również przeprowadzane nad występami biegunów promieniowych pierścienia obwody magnetyczne 5 modułów zespołu nośnika stojana, powodujące pulsacje wirującego strumienia magnetycznego zarówno pod względem wielkości, jak i kierunku w występach biegunów promieniowych wspomnianych pierścieniowych obwodów magnetycznych 5. W tym przypadku w tworniku indukowane są przemienne siły elektromotoryczne (SEM) uzwojenia 7 i 8 stojana z wzajemnym przesunięciem fazowym w każdym z m-fazowych uzwojeń kotwicy 7 i 8 pod kątem równym 360/m elektrycznych stopni, a dla prezentowanych trójfazowych uzwojeń kotwicy 7 i 8 w ich fazach (A1, B1, C1 i A2, B2, C2) sinusoidalne przemienne siły elektromotoryczne to siły indukowane (EMF) z przesunięciem fazowym między sobą o kąt 120 stopni i częstotliwością równą iloczynowi liczby par (p ) biegunów magnetycznych w pierścieniowej wkładce magnetycznej 11 przez prędkość obrotową pierścieniowych wirników 10 (dla liczby par biegunów magnetycznych p = 8, zmienna siła elektromotoryczna jest indukowana głównie zwiększoną częstotliwością, na przykład z częstotliwością 400 Hz). Prąd przemienny (na przykład trójfazowy lub ogólnie faza m) płynący przez wspólne uzwojenie twornika stojana utworzone przez powyższe połączenie między tymi samymi fazami (A1, B1, C1 i A2, B2, C2) uzwojeń twornika 7 i 8 w sąsiednich pierścieniowych rdzeniach magnetycznych 5, jest podawany na wyjściowe złącza zasilania elektrycznego (nie pokazane na rysunku) do podłączenia odbiorników energii elektrycznej prądu przemiennego (na przykład do podłączenia silników elektrycznych, elektronarzędzi, pomp elektrycznych, urządzeń grzewczych, jak a także do podłączenia elektrycznego sprzętu spawalniczego itp. ). W przedstawionym przykładzie wykonania generatora synchronicznego napięcie fazowe wyjściowe (Uf) wspólnego uzwojenia twornika stojana (utworzone przez odpowiednie wyżej wymienione połączenie pomiędzy tymi samymi fazami uzwojeń twornika 7 i 8 w pierścieniowych obwodach magnetycznych 5) w początkowe położenie wyjściowe modułów zespołu łożyska stojana (bez przesunięć kątowych każdego względem siebie tych modułów zespołu nośnika stojana i odpowiednio bez przemieszczenia kątowego względem siebie pierścieniowych rdzeni magnetycznych 5 z występami biegunowymi wzdłuż obwodu) jest równa sumie modulo poszczególnych napięć fazowych (Uf1 i Uf2) w uzwojeniach twornika 7 i 8 pierścieniowych rdzeni magnetycznych modułów zespołu nośnika stojana (w ogólnym przypadku całkowita moc wyjściowa napięcie fazowe Uf generatora jest równe sumie geometrycznej wektorów napięcia w poszczególnych fazach o tej samej nazwie A1, B1, C1 i A2, B2, C2 uzwojeń twornika 7 i 8, patrz ryc. 7 i 8 z wykresy napięcia). W przypadku konieczności zmiany (zmniejszenia) wielkości wyjściowego napięcia fazowego Uph (i odpowiednio wyjściowego napięcia liniowego U l) prezentowanego generatora synchronicznego do zasilania określonych odbiorników energii elektrycznej o obniżonym napięciu (np. dla łuku elektrycznego spawanie prądem przemiennym w określonych trybach), obrót kątowy poszczególnych modułów węzła nośnego odbywa się względem siebie pod określonym kątem (podanym lub skalibrowanym). W tym przypadku element blokujący 27 nakrętki 22 mechanizmu śrubowego napędu obrotu kątowego modułów zespołu łożyska stojana jest odblokowany, a za pomocą uchwytu 32 śruba pociągowa 21 mechanizmu śrubowego jest obrócony, w wyniku czego ruch kątowy nakrętki 22 po łuku koła w szczelinie „g” belki nośnej 24 oraz obrót pod zadanym kątem jednego z modułów zespołu nośnego stojana z w stosunku do innego modułu tego zespołu nośnego stojana wokół osi O-O1 wału nośnego 9, drugi moduł zespołu łożyska stojana z prętem nośnym 24, posiadającym szczelinę „g”, jest w pozycji stałej, tj. zamocowany na dowolna podstawa, nie pokazana konwencjonalnie na przedstawionym rysunku). Przy obrocie kątowym modułów zespołu łożyska stojana (tuleje pierścieniowe 12 z miseczkami 14) względem siebie wokół osi O-O1 wału nośnego 9, pierścieniowe rdzenie magnetyczne 5 z występami biegunowymi wzdłuż obwodu również obracają się względem siebie pod zadanym kątem, w wyniku czego skręt jest również wykonywany pod zadanym kątem względem siebie wokół osi O-O1 wałka nośnego 9 samych występów słupowych (nie pokazanych konwencjonalnie na rysunek) z cewkami elektrycznymi 6 wielofazowych (w tym przypadku trójfazowych) uzwojeń twornika 7 i 8 stojana w pierścieniowych rdzeniach magnetycznych. Gdy występy biegunowe pierścieniowych obwodów magnetycznych 5 są obracane względem siebie pod zadanym kątem w zakresie 360/2p stopni, w uzwojeniu twornika ruchomego modułu jednostki nośnej stojana występuje proporcjonalny obrót wektorów napięć fazowych (w w tym przypadku wektory napięcia fazowego Uf2 obracają się w uzwojeniu twornika 7 stojana modułu jednostki nośnej, który ma możliwość obrotu kątowego) pod określonym kątem w zakresie 0-180 stopni elektrycznych (patrz rys. 7 i 8), co prowadzi do zmiany wynikowego wyjściowego napięcia fazowego Uf generatora synchronicznego w zależności od elektrycznego kąta obrotu wektorów napięć fazowych Uf2 w fazach A2, B2, C2 jednego uzwojenia twornika 7 stojana względem wektorów faz napięcia Uph1 w fazach A1, B1, C1 drugiego uzwojenia twornika 8 stojana (zależność ta ma charakter projektowy, obliczona przez rozwiązanie trójkątów ukośnych i określona następującym wyrażeniem:
Zakres regulacji wyjściowego napięcia fazowego Uf prezentowanego generatora synchronicznego dla przypadku, gdy Uf1=Uf2 będzie wahał się od 2Uf1 do 0, oraz dla przypadku, gdy Uf2 Wykonanie zespołu nośnika stojana z grupy identycznych modułów ze wskazanym pierścieniowym obwodem magnetycznym 5 i pierścieniowym wirnikiem 10, osadzonym na jednym wale nośnym 9 oraz montaż modułów zespołu nośnika stojana z możliwością ich obrotu względem względem siebie wokół osi współosiowej z wałem nośnym 9, zasilanie modułów zespołu łożyskowego stojana połączonych z nimi kinematycznie poprzez napęd obrotu ich kąta względem siebie oraz połączenie między tymi samymi fazami uzwojeń twornika 7 i 8 w modułach zespołu łożyskowego stojana z formowaniem wspólnych faz uzwojenia twornika stojana umożliwiają rozszerzenie parametrów pracy generatora synchronicznego poprzez zapewnienie możliwości regulacji zarówno jego mocy czynnej, jak i możliwości regulacji mocy wyjściowej napięcia prądu przemiennego, a także zapewnienie możliwości wykorzystania go jako źródła prądu spawania przy prowadzeniu spawania łukiem elektrycznym w różnych trybach (poprzez zapewnienie możliwości regulacji wartości przesunięcie fazowe napięcia w tych samych fazach A1, B1, C1 i A2, B2, C2 oraz w ogólnym przypadku w fazach Ai, Bi, Ci uzwojeń twornika stojana proponowanego generatora synchronicznego). Proponowany generator synchroniczny z wzbudzeniem z magnesów trwałych może być stosowany przy odpowiednim przełączaniu uzwojeń twornika stojana do zasilania w energię elektryczną szerokiej gamy odbiorników przemiennego wielofazowego prądu elektrycznego o różnych parametrach napięcia zasilania. Ponadto dodatkowy układ tych samych biegunów magnetycznych („północ” i odpowiednio „południe”) pierścieniowych wkładek magnetycznych 11 w sąsiednich wirnikach pierścieniowych 10 jest zgodny ze sobą w tych samych płaszczyznach promieniowych, jak również połączenie końców faz A1, B1, C1 uzwojenia twornika 7 w pierścieniowym obwodzie magnetycznym 5 jednego modułu zespołu nośnika stojana z początkami tych samych faz A2, B2, C2 uzwojenia twornika 8 w sąsiednim moduł zespołu nośnika stojana (połączenie szeregowe tych samych faz uzwojenia twornika stojana o tej samej nazwie) umożliwia płynną i efektywną regulację napięcia wyjściowego generatora synchronicznego od wartości maksymalnej (2U f1 i ogólny przypadek dla liczby n sekcji zespołu łożyskowego stojana nU f1) do 0, który może być również wykorzystany do dostarczania energii elektrycznej do specjalnych maszyn i instalacji elektrycznych. 1. Generator synchroniczny wzbudzany z magnesów trwałych, zawierający zespół łożyskowy stojana z łożyskami wsporczymi, na którym osadzony jest pierścieniowy obwód magnetyczny z występami biegunowymi wzdłuż obwodu, wyposażony w umieszczone na nich cewki elektryczne z wielofazowym uzwojeniem stojana twornika , osadzony na wale nośnym z możliwością obrotu we wspomnianych łożyskach nośnych wokół pierścieniowego obwodu magnetycznego stojana wirnik pierścieniowy z pierścieniową wkładką magnetyczną osadzony na wewnętrznej ścianie bocznej z biegunami magnetycznymi przemiennymi w kierunku obwodowym z par p, osłona półki biegunowe z cewkami elektrycznymi uzwojenia twornika o określonym pierścieniowym obwodzie magnetycznym stojana, charakteryzujące się tym, że zespół łożyska stojana składa się z grupy identycznych modułów ze wskazanym pierścieniowym obwodem magnetycznym i pierścieniowym wirnikiem osadzonym na jednym wale nośnym, natomiast montowane są moduły zespołu łożyskowego stojana z możliwością ich obrotu względem siebie wokół osi i współosiowe z wałem nośnym i wyposażone w kinematycznie połączony napęd do ich obrotu kątowego względem siebie, a te same fazy uzwojeń twornika w modułach zespołu łożyska stojana są ze sobą połączone, tworząc wspólne fazy twornika stojana meandrowy. 2. Generator synchroniczny z wzbudzeniem z magnesów trwałych według zastrz. 1, znamienny tym, że te same bieguny magnetyczne pierścieniowych wkładek magnetycznych wirników pierścieniowych w sąsiednich modułach zespołu nośnika stojana są usytuowane zgodnie ze sobą w tych samych płaszczyznach promieniowych , a końce faz uzwojenia twornika w jednym module nośnym zespołu stojana są połączone z początkami faz uzwojenia twornika o tej samej nazwie w innym, sąsiednim module zespołu nośnego stojana, tworząc w połączeniu ze sobą wspólny fazy uzwojenia twornika stojana. 3. Generator synchroniczny z wzbudzeniem z magnesów trwałych według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że każdy z modułów zespołu nośnika stojana zawiera pierścieniową tuleję z zewnętrznym kołnierzem oporowym i miseczką z centralnym otworem na końcu oraz pierścieniowy wirnik w każdym z modułów zespołu nośnego stojana znajduje się pierścieniowa osłona z wewnętrznym kołnierzem oporowym, w której zamontowana jest wspomniana odpowiednia pierścieniowa wkładka magnetyczna, podczas gdy wspomniane pierścieniowe tuleje modułów zespołu łożyska stojana są powiązane z ich wewnętrznymi cylindrycznymi ściana boczna z jednym ze wspomnianych łożysk podporowych, z których drugie są połączone ze ściankami otworów środkowych na końcach określonych odpowiednich szkieł, pierścienie pierścieniowe wirnika pierścieniowego są sztywno połączone z wałem podporowym za pomocą łączników , a pierścieniowy obwód magnetyczny w odpowiednim module zespołu łożyska stojana jest zamontowany na określonej tulei pierścieniowej, sztywno przymocowanej swoim zewnętrznym kołnierzem oporowym do bocznej cylindrycznej ściany stosu ana i tworząc wraz z nim pierścieniową wnękę, w której umieszczony jest wskazany odpowiedni pierścieniowy obwód magnetyczny z cewkami elektrycznymi odpowiedniego uzwojenia twornika stojana. 4. Generator synchroniczny wzbudzany z magnesów trwałych według dowolnego z zastrzeżeń 1-3, znamienny tym, że każdy z łączników łączących pierścieniową osłonę wirnika pierścieniowego z wałem nośnym zawiera piastę zamontowaną na wale nośnym za pomocą kołnierza sztywno przymocowany do wewnętrznego kołnierza oporowego odpowiedniej pierścieniowej osłony. 5. Generator synchroniczny z wzbudzeniem z magnesów trwałych według zastrz. 4, znamienny tym, że napęd do kątowego obrotu modułów zespołu nośnika stojana względem siebie jest zamontowany za pomocą zespołu nośnego na modułach nośnika stojana montaż. 6. Generator synchroniczny z wzbudzeniem z magnesów trwałych według zastrzeżenia 5, znamienny tym, że napęd obrotu kątowego względem siebie modułów zespołu nośnika stojana jest wykonany w postaci mechanizmu śrubowego ze śrubą pociągową i nakrętkę, a zespół odniesienia dla kątowego napędu obrotowego modułów zespołu nośnika stojana zawiera występ podtrzymujący zamocowany na jednej ze wspomnianych miseczek i pręt podtrzymujący na drugiej miseczce, podczas gdy śruba pociągowa jest połączona obrotowo za pomocą dwóch -zawias schodkowy z jednego końca przez oś równoległą do osi wspomnianego wałka nośnego, z określonym prętem nośnym wykonanym ze szczeliną prowadzącą umieszczoną wzdłuż łuku koła, a na jednym końcu obrotowo połączona nakrętka mechanizmu śrubowego z wymienionym łapem jest wykonany na drugim końcu z trzpieniem przechodzącym przez szczelinę prowadzącą w belce nośnej i jest wyposażony w element blokujący. Know-how rozwoju, a mianowicie ten wynalazek autora dotyczy dziedziny elektrotechniki, w szczególności generatorów synchronicznych z wzbudzaniem z magnesów trwałych i może być stosowany w autonomicznych źródłach zasilania w samochodach, łodziach, a także w autonomicznych zasilaczach dla odbiorców z prądem przemiennym jako standardową częstotliwością przemysłową i zwiększoną częstotliwością oraz w autonomicznych elektrowniach jako źródło prądu spawania do spawania łukiem elektrycznym w terenie. Znany generator synchroniczny wzbudzany z magnesów trwałych, zawierający zespół nośnika stojana z łożyskami wsporczymi, na którym osadzony jest pierścieniowy obwód magnetyczny z występami biegunowymi wzdłuż obwodu, wyposażony w umieszczone na nich cewki elektryczne z uzwojeniem stojana twornika, a także zamontowany na wał podporowy do obrotu we wspomnianych łożyskach podpory wzbudzenia (patrz np. A.I. Voldek, „Maszyny elektryczne”, red. Energia, oddział Leningrad, 1974, s. 794). Wadami znanego generatora synchronicznego są znaczne zużycie metalu i duże wymiary ze względu na znaczne zużycie metalu oraz wymiary masywnego cylindrycznego kształtu wirnika, wykonanego z magnesów trwałych wykonanych ze stopów magnetycznie twardych (takich jak alni, alnico, magnico itp. .). Znany jest również generator synchroniczny wzbudzany z magnesów trwałych, zawierający zespół łożyska stojana z łożyskami wsporczymi, na którym osadzony jest pierścieniowy obwód magnetyczny z występami biegunowymi wzdłuż obwodu, wyposażony w umieszczone na nich cewki elektryczne z zamontowanym uzwojeniem stojana twornika z możliwością obrotu wokół pierścieniowego obwodu magnetycznego stojana z zamontowaną na wewnętrznej ściance bocznej pierścieniową wkładką magnetyczną z naprzemiennymi biegunami magnetycznymi w kierunku obwodowym, zakrywającą półki biegunowe cewkami elektrycznymi uzwojenia twornika o określonym pierścieniu obwód magnetyczny stojana (patrz np. patent RF nr 2141716, klasa H 02 K 21/12 według zgłoszenia nr 4831043/09 z 2 marca 1988). Wadą znanego generatora synchronicznego z wzbudzeniem z magnesów trwałych są wąskie parametry pracy ze względu na brak możliwości sterowania mocą czynną generatora synchronicznego, gdyż w konstrukcji tego generatora indukcyjnego synchronicznego nie ma możliwości szybkiej zmiany całkowity strumień magnetyczny generowany przez poszczególne magnesy trwałe określonej pierścieniowej wkładki magnetycznej. Najbliższym analogiem (prototypem) jest generator synchroniczny wzbudzany z magnesów trwałych, zawierający zespół łożysk stojana z łożyskami wsporczymi, na którym osadzony jest pierścieniowy obwód magnetyczny z półkami biegunowymi wzdłuż obwodu, wyposażony w cewki elektryczne umieszczone na nich z -fazowe uzwojenie twornika stojana, osadzone na wale podporowym z możliwością obrotu we wspomnianych łożyskach podporowych wokół pierścieniowego obwodu magnetycznego stojana, RF nr 2069441, klasa H 02 K 21/22 wg zgłoszenia nr 4894702/07 z dnia 06.01.2090). Rnrnrn rnrnrn rnrnrn Wadą znanego generatora synchronicznego z wzbudzeniem z magnesów trwałych są również wąskie parametry pracy, zarówno ze względu na brak możliwości sterowania mocą czynną generatora synchronicznego indukcyjnego, jak i brak możliwości sterowania wielkością wyjściowego napięcia przemiennego, co powoduje, że trudne do wykorzystania jako źródło prądu spawania w spawaniu łukowym (w konstrukcji znanego generatora synchronicznego nie ma możliwości szybkiej zmiany wielkości całkowitego strumienia magnetycznego poszczególnych magnesów trwałych, które tworzą pierścieniową wkładkę magnetyczną pomiędzy nimi). Celem niniejszego wynalazku jest rozszerzenie parametrów pracy generatora synchronicznego poprzez zapewnienie możliwości regulacji zarówno jego mocy czynnej, jak i możliwości regulacji napięcia przemiennego, a także zapewnienie możliwości wykorzystania go jako źródła prądu spawania podczas prowadzenia spawania łukiem elektrycznym w różnych trybach. Cel ten osiąga się dzięki temu, że generator synchroniczny wzbudzany z magnesów trwałych, zawierający zespół łożysk stojana z łożyskami wsporczymi, na którym osadzony jest pierścieniowy obwód magnetyczny z występami biegunowymi wzdłuż obwodu, wyposażony w cewki elektryczne umieszczone na nich z wielofazowe uzwojenie twornika stojana, osadzone na wale nośnym z możliwością obrotu we wspomnianych łożyskach nośnych wokół pierścieniowego obwodu magnetycznego stojana, stojan zbudowany jest z grupy identycznych modułów z określonym pierścieniowym obwodem magnetycznym i pierścieniowym wirnik, osadzone na jednym wale podporowym z możliwością ich obrotu względem siebie wokół osi współosiowej z wałem podporowym, oraz są one połączone kinematycznie połączonym z nimi napędem, aby obracać je względem siebie, a te same fazy uzwojeń twornika w modułach zespołu łożyska stojana są ze sobą połączone, tworząc wspólne fazy uzwojenia twornika stojana. Dodatkową różnicą proponowanego generatora synchronicznego z wzbudzeniem z magnesów trwałych jest to, że te same bieguny magnetyczne pierścieniowych wkładek magnetycznych wirników pierścieniowych w sąsiednich modułach zespołu nośnika stojana są usytuowane przystająco do siebie w tych samych płaszczyznach promieniowych, a końce fazowe uzwojenia twornika w jednym module zespołu nośnika stojana są połączone z początkami faz uzwojenia twornika o tej samej nazwie w innym sąsiednim module zespołu nośnika stojana, tworząc w połączeniu ze sobą wspólne fazy stojana uzwojenie twornika. Ponadto każdy z modułów zespołu łożyska stojana zawiera pierścieniową tuleję z zewnętrznym kołnierzem oporowym i tuleję z centralnym otworem na końcu, a pierścieniowy wirnik w każdym z modułów zespołu nośnika stojana zawiera pierścieniową osłonę z wewnętrznym kołnierzem oporowym, w którym zamontowana jest wspomniana odpowiednia pierścieniowa wkładka magnetyczna, przy czym wspomniane pierścieniowe tuleje modułów zespołu łożyska stojana są połączone swoją wewnętrzną cylindryczną ścianą boczną z jednym ze wspomnianych łożysk nośnych, z których drugie są połączone ze ściankami środkowych otworów na końcach wskazanych odpowiednich miseczek, pierścieniowe panewki pierścieniowego wirnika są sztywno połączone z wałem nośnym za pomocą jednostek mocujących, a pierścieniowy obwód magnetyczny w odpowiednim module stojana zespół łożyskowy jest zamontowany na określonej tulei pierścieniowej, sztywno przymocowanej swoim zewnętrznym kołnierzem oporowym do bocznej cylindrycznej ścianki miski i tworzącej wraz z tą ostatnią pierścieniową wnękę, w której umieszczana jest wskazówka odpowiedni pierścieniowy obwód magnetyczny z cewkami elektrycznymi odpowiedniego uzwojenia twornika stojana. Dodatkową różnicą proponowanego generatora synchronicznego z wzbudzeniem z magnesów trwałych jest to, że każdy z elementów mocujących łączący płaszcz pierścieniowy wirnika pierścieniowego z wałem nośnym zawiera piastę zamontowaną na wale nośnym z kołnierzem sztywno przymocowanym do wewnętrznego kołnierza oporowego odpowiedniej powłoki pierścieniowej. Dodatkową różnicą proponowanego generatora synchronicznego z wzbudzeniem magnesami trwałymi jest to, że napęd do kątowego obrotu modułów zespołu nośnika stojana względem siebie jest zamontowany za pomocą zespołu nośnego na modułach zespołu nośnika stojana. Dodatkowo napęd obrotu kątowego względem siebie modułów zespołu łożyska stojana wykonany jest w postaci mechanizmu śrubowego ze śrubą pociągową i nakrętką oraz zespołu nośnego dla napędu obrotu kątowego sekcji zespół nośny stojana zawiera ucho podporowe zamocowane na jednej ze wspomnianych miseczek i pręt podporowy na drugiej miseczce, podczas gdy śruba pociągowa jest połączona obrotowo za pomocą dwustopniowego zawiasu na jednym końcu przez oś równoległą do osi wspomniany wałek nośny, z określoną belką nośną, wykonany ze szczeliną prowadzącą umieszczoną wzdłuż łuku koła, a nakrętką mechanizmu śrubowego jest obrotowo połączona z jednego końca ze wspomnianym uchem, z drugiej strony wykonana jest z trzpień przeszedł przez szczelinę prowadzącą w belce nośnej i wyposażony w element blokujący. Istotę wynalazku ilustrują rysunki. Figura 1 przedstawia widok ogólny proponowanego generatora synchronicznego z wzbudzeniem magnesami trwałymi w przekroju podłużnym; Rnrnrn rnrnrn rnrnrn Rysunek 2 - Generator synchroniczny z wzbudzeniem z magnesów trwałych, widok A; Rysunek 3 przedstawia schematycznie obwód wzbudzenia magnetycznego generatora synchronicznego w wykonaniu z trójfazowymi obwodami elektrycznymi uzwojeń twornika stojana w początkowym położeniu początkowym (bez kątowego przesunięcia odpowiednich faz o tej samej nazwie w modułach nośnika stojana jednostka) dla liczby par biegunów stojana p=8; Figura 4 - to samo, z fazami trójfazowych obwodów elektrycznych uzwojeń kotwiących stojana, rozmieszczonych względem siebie w położeniu kątowym pod kątem równym 360/2p stopni; Rysunek 5 pokazuje wariant obwodu elektrycznego połączeń uzwojeń kotwiących stojana generatora synchronicznego z połączeniem faz generatora z gwiazdą i połączeniem szeregowym tych samych faz we wspólnych fazach przez nie utworzonych ; Figura 6 pokazuje inną wersję obwodu elektrycznego do łączenia uzwojeń twornika stojana generatora synchronicznego z połączeniem faz generatora w trójkącie i połączeniem szeregowym tych samych faz we wspólnych fazach przez nie utworzonych; Rysunek 7 pokazuje schematyczny wykres wektorowy zmiany wielkości napięć fazowych generatora synchronicznego z obrotem kątowym odpowiednich faz o tej samej nazwie uzwojenia twornika stojana (odpowiednio modułów jednostki nośnej stojana) w odpowiedni kąt i kiedy te fazy są połączone zgodnie ze schematem „gwiazdy”; Rysunek 8 - to samo, przy łączeniu faz uzwojeń kotwiących stojana zgodnie ze schematem „trójkąta”; Rnrnrn rnrnrn rnrnrn Rysunek 9 przedstawia schemat z wykresem zależności wyjściowego napięcia liniowego generatora synchronicznego od geometrycznego kąta obrotu tych samych faz uzwojeń twornika stojana z redukcją odpowiedniego elektrycznego kąta obrotu napięcia wektor w fazie do łączenia faz zgodnie ze schematem „gwiazdy”; Rysunek 10 przedstawia schemat z wykresem zależności wyjściowego napięcia liniowego generatora synchronicznego od geometrycznego kąta obrotu tych samych faz uzwojeń twornika stojana z redukcją odpowiedniego elektrycznego kąta obrotu napięcia wektor w fazie do łączenia faz zgodnie ze schematem „trójkąta”. Generator synchroniczny z wzbudzeniem z magnesów trwałych zawiera zespół łożysk stojana z łożyskami wsporczymi 1, 2, 3, 4, na których osadzona jest grupa identycznych pierścieniowych rdzeni magnetycznych 5 (np. w postaci monolitycznych dysków wykonanych z kompozytu proszkowego magnetycznie miękkiego materiału) z występami biegunowymi wzdłuż obwodu, wyposażone w cewki elektryczne 6 umieszczone na nich z wielofazowymi (np. trójfazowymi i generalnie m-fazowymi) uzwojeniami twornika 7, 8 stojana, zamontowanymi na wsporniku wał 9 z możliwością obrotu we wspomnianych łożyskach nośnych 1, 2, 3, 4 wokół stojana zespołu łożyskowego, grupa identycznych wirników pierścieniowych 10, z pierścieniowymi wkładkami magnetycznymi 11 zamontowanymi na wewnętrznych ściankach bocznych (np. w forma monolitycznych pierścieni magnetycznych wykonanych z proszkowego materiału magnetoanizotropowego) z biegunami magnetycznymi przemiennymi w kierunku obwodowym z p-par (w tej wersji generatora liczba par p biegunów magnetycznych wynosi 8), pokrywających biegun występy z cewkami elektrycznymi 6 uzwojenia twornika 7, 8 wspomnianych pierścieniowych obwodów magnetycznych 5 stojana. Zespół łożyska stojana składa się z grupy identycznych modułów, z których każdy zawiera pierścieniową tuleję 12 z zewnętrznym kołnierzem oporowym 13 i miseczką 14 z centralnym otworem „a” na końcu 15 oraz z boczną cylindryczną ścianą 16. Każdy z pierścieniowych wirników 10 zawiera pierścieniową osłonę 17 z wewnętrznym kołnierzem oporowym 18. Pierścieniowe tuleje 12 modułów zespołu łożyska stojana są powiązane z ich wewnętrzną cylindryczną ścianą boczną z jednym ze wspomnianych łożysk podporowych (z łożyskami podporowymi 1, 3), z których drugie (2, 4) są połączone ze ściankami środkowych otworów „a” na końcach 15 określonych odpowiednich szkieł 14. Pierścieniowe osłony 17 pierścieniowych wirników 10 są sztywno połączone z podporą wał 9 za pomocą elementów złącznych, a każdy z pierścieniowych rdzeni magnetycznych 5 w odpowiednim module zespołu łożyska stojana jest zamontowany na określonej pierścieniowej tulei 12, sztywno przymocowanej swoim zewnętrznym kołnierzem oporowym 13 z boczną cylindryczną ścianą 16 miseczki 14 i tworząc razem z ostatnim pojedyncza pierścieniowa wnęka „b”, w której umieszczony jest określony odpowiedni pierścieniowy obwód magnetyczny 5 z cewkami elektrycznymi 6 odpowiedniego uzwojenia twornika (uzwojenia twornika 7, 8) stojana. Moduły zespołu łożyskowego stojana (tuleje pierścieniowe 12 z tulejami 14 tworzącymi te moduły) są montowane z możliwością ich obrotu względem siebie wokół osi współosiowej z wałem nośnym 9 i wyposażone są w kinematycznie połączony napęd do ich kątowego obrotu względem siebie, zamontowany za pomocą zespołu nośnego na modułach zespołu łożyska stojana. Każdy z łączników łączących pierścieniową osłonę 17 odpowiedniego pierścieniowego wirnika 10 z wałem nośnym 9 zawiera piastę 19 zamontowaną na wale nośnym 9 z kołnierzem 20 sztywno przymocowanym do wewnętrznego kołnierza oporowego 18 odpowiedniej pierścieniowej osłony 17. napęd obrotu kątowego modułów łożyskowych stojana różni się względem siebie w przedstawionym prywatnym przykładzie wykonania wykonany jest w postaci mechanizmu śrubowego ze śrubą pociągową 21 i nakrętką 22, a zespół nośny napędu dla kąt obrotu odcinków zespołu łożyskowego stojana zawiera ucho podporowe 23 zamocowane na jednej ze wspomnianych miseczek 14, a na drugiej miseczce 14 pręt podporowy 24 Śruba pociągowa 21 jest połączona obrotowo za pomocą dwustopniowego zawiasu ( zawias o dwóch stopniach swobody) z jednym końcem „c” za pomocą osi 25 równoległej do osi O-O1 wspomnianego wału nośnego 9, z określonym prętem nośnym 24, wykonanym z rowkiem prowadzącym „g” umieszczonym wzdłuż łuku koła ”, a nakrętka 22 mechanizmu śrubowego jest obrotowo połączona jednym koniec z wyżej wymienioną łapą podtrzymującą 23 jest wykonany na drugim końcu z trzpieniem 26 przechodzącym przez szczelinę prowadzącą „g” w drążku podtrzymującym 24 i jest wyposażony w element blokujący 27 (nakrętka zabezpieczająca). Na końcu nakrętki 22, połączonej obrotowo z łapą podtrzymującą 23, znajduje się dodatkowy element blokujący 28 (dodatkowa nakrętka blokująca). Wał nośny 9 jest wyposażony w wentylatory 29 i 30 do chłodzenia uzwojeń twornika 7, 8 stojana, z których jeden (29) znajduje się na jednym końcu wału nośnego 9, a drugi (30) jest umieszczony pomiędzy sekcje zespołu łożyska stojana i zamontowane na wale nośnym 9. tuleje 12 sekcji zespołu łożyska stojana są wykonane z otworami wentylacyjnymi „d” na zewnętrznych kołnierzach oporowych 13 do przepuszczania przepływu powietrza do odpowiednich wnęk pierścieniowych „b " utworzone przez pierścieniowe tuleje 12 i miseczki 14, a tym samym chłodzące uzwojenia kotwicy 7 i 8, umieszczone w cewkach elektrycznych 6 na występach biegunowych pierścieniowych rdzeni magnetycznych 5. Na końcu wału nośnego 9, na którym znajduje się wentylator 29, koło pasowe 31 jest zamontowane do napędzania pierścieniowych wirników 10 generatora synchronicznego. Wentylator 29 jest zamocowany bezpośrednio na kole pasowym 31. Na drugim końcu śruby pociągowej 21 mechanizmu śrubowego jest zainstalowany uchwyt 32 do ręcznego sterowania mechanizmem śrubowym napędu w celu kątowego obrotu modułów zespołu łożyska stojana względem siebie. Fazy o tej samej nazwie (A1, B1, C1 i A2, B2, C2) uzwojeń twornika w pierścieniowych obwodach magnetycznych 5 modułów jednostki nośnej stojana jest ze sobą połączonych, tworząc wspólne fazy generatora (połączenie tych samych faz ogólnie zarówno szeregowy, jak i równoległy, a także złożony ). Bieguny magnetyczne o tej samej nazwie („północ” i odpowiednio „południe”) pierścieniowych wkładek magnetycznych 11 wirników pierścieniowych 10 w sąsiednich modułach zespołu łożyska stojana są usytuowane zgodnie ze sobą w tych samych płaszczyznach promieniowych. W przedstawionym przykładzie wykonania końce faz (A1, B1, C1) uzwojenia twornika (uzwojenie 7) w pierścieniowym obwodzie magnetycznym 5 jednego modułu jednostki nośnej stojana są połączone z początkami tych samych faz (A2 , B2, C2) uzwojenia twornika (uzwojenie 8) w sąsiednim innym węźle łożyskowym modułu stojana, tworząc między sobą szeregowo wspólne fazy uzwojenia twornika stojana. Generator synchroniczny z wzbudzeniem z magnesów trwałych działa w następujący sposób. Z napędu (na przykład z silnika spalinowego, głównie diesla, nie pokazanego na rysunku) przez koło pasowe 31 przekładni z paskiem klinowym, ruch obrotowy jest przenoszony na wał nośny 9 z pierścieniowymi wirnikami 10. Gdy wirniki pierścieniowe 10 (osłony pierścieniowe 17) obracają się dzięki pierścieniowym wkładkom magnetycznym 11 (na przykład monolityczne pierścienie magnetyczne wykonane z proszkowego materiału magnetoanizotropowego) powstają obracające się strumienie magnetyczne, które przenikają przez szczelinę pierścieniową powietrzną między pierścieniowymi wkładkami magnetycznymi 11 a pierścieniowymi rdzeniami magnetycznymi 5 (np. monolityczne tarcze z kompozytu proszkowego magnetycznie miękkiego materiału) modułów zespołu łożyskowego stojana, a także penetrujące występy biegunów promieniowych (konwencjonalnie nie pokazane na rysunku) pierścieniowych obwodów magnetycznych 5. Podczas obrotu pierścieniowe wirniki 10, naprzemienne przejście naprzemiennych biegunów magnetycznych „północnego” i „południowego” pierścieniowych wkładek magnetycznych 11 jest również przeprowadzane nad występami biegunów promieniowych pierścienia obwody magnetyczne 5 modułów zespołu nośnika stojana, powodujące pulsacje wirującego strumienia magnetycznego zarówno pod względem wielkości, jak i kierunku w występach biegunów promieniowych wspomnianych pierścieniowych obwodów magnetycznych 5. W tym przypadku w tworniku indukowane są przemienne siły elektromotoryczne (SEM) uzwojenia 7 i 8 stojana z wzajemnym przesunięciem fazowym w każdym z m-fazowych uzwojeń kotwicy 7 i 8 pod kątem równym 360/m elektrycznych stopni, a dla prezentowanych trójfazowych uzwojeń kotwicy 7 i 8 w ich fazach (A1, B1, C1 i A2, B2, C2) sinusoidalne przemienne siły elektromotoryczne to siły indukowane (EMF) z przesunięciem fazowym między sobą o kąt 120 stopni i częstotliwością równą iloczynowi liczby par (p ) biegunów magnetycznych w pierścieniowej wkładce magnetycznej 11 przez prędkość obrotową pierścieniowych wirników 10 (dla liczby par biegunów magnetycznych p = 8, zmienna siła elektromotoryczna jest indukowana głównie zwiększoną częstotliwością, na przykład z częstotliwością 400 Hz). Prąd przemienny (na przykład trójfazowy lub ogólnie faza m) płynący przez wspólne uzwojenie twornika stojana utworzone przez powyższe połączenie między tymi samymi fazami (A1, B1, C1 i A2, B2, C2) uzwojeń twornika 7 i 8 w sąsiednich pierścieniowych rdzeniach magnetycznych 5, jest podawany na wyjściowe złącza zasilania elektrycznego (nie pokazane na rysunku) do podłączenia odbiorników energii elektrycznej prądu przemiennego (na przykład do podłączenia silników elektrycznych, elektronarzędzi, pomp elektrycznych, urządzeń grzewczych, jak a także do podłączenia elektrycznego sprzętu spawalniczego itp. ). W przedstawionym przykładzie wykonania generatora synchronicznego napięcie fazowe wyjściowe (Uf) wspólnego uzwojenia twornika stojana (utworzone przez odpowiednie wyżej wymienione połączenie pomiędzy tymi samymi fazami uzwojeń twornika 7 i 8 w pierścieniowych obwodach magnetycznych 5) w początkowe położenie wyjściowe modułów zespołu łożyska stojana (bez przesunięć kątowych każdego względem siebie tych modułów zespołu nośnika stojana i odpowiednio bez przemieszczenia kątowego względem siebie pierścieniowych rdzeni magnetycznych 5 z występami biegunowymi wzdłuż obwodu) jest równa sumie modulo poszczególnych napięć fazowych (Uf1 i Uf2) w uzwojeniach twornika 7 i 8 pierścieniowych rdzeni magnetycznych modułów zespołu nośnika stojana (w ogólnym przypadku całkowita moc wyjściowa napięcie fazowe Uf generatora jest równe sumie geometrycznej wektorów napięcia w poszczególnych fazach o tej samej nazwie A1, B1, C1 i A2, B2, C2 uzwojeń twornika 7 i 8, patrz ryc. 7 i 8 z wykresy napięcia). W przypadku konieczności zmiany (zmniejszenia) wielkości wyjściowego napięcia fazowego Uph (i odpowiednio wyjściowego napięcia liniowego U l) prezentowanego generatora synchronicznego do zasilania określonych odbiorników energii elektrycznej o obniżonym napięciu (np. dla łuku elektrycznego spawanie prądem przemiennym w określonych trybach), obrót kątowy poszczególnych modułów węzła nośnego odbywa się względem siebie pod określonym kątem (podanym lub skalibrowanym). W tym przypadku element blokujący 27 nakrętki 22 mechanizmu śrubowego napędu obrotu kątowego modułów zespołu łożyska stojana jest odblokowany, a za pomocą uchwytu 32 śruba pociągowa 21 mechanizmu śrubowego jest obrócony, w wyniku czego ruch kątowy nakrętki 22 po łuku koła w szczelinie „g” belki nośnej 24 oraz obrót pod zadanym kątem jednego z modułów zespołu nośnego stojana z w stosunku do innego modułu tego zespołu nośnego stojana wokół osi O-O1 wału nośnego 9, drugi moduł zespołu łożyska stojana z prętem nośnym 24, posiadającym szczelinę „g”, jest w pozycji stałej, tj. zamocowany na dowolna podstawa, nie pokazana konwencjonalnie na przedstawionym rysunku). Przy obrocie kątowym modułów zespołu łożyska stojana (tuleje pierścieniowe 12 z miseczkami 14) względem siebie wokół osi O-O1 wału nośnego 9, pierścieniowe rdzenie magnetyczne 5 z występami biegunowymi wzdłuż obwodu również obracają się względem siebie pod zadanym kątem, w wyniku czego skręt jest również wykonywany pod zadanym kątem względem siebie wokół osi O-O1 wałka nośnego 9 samych występów słupowych (nie pokazanych konwencjonalnie na rysunek) z cewkami elektrycznymi 6 wielofazowych (w tym przypadku trójfazowych) uzwojeń twornika 7 i 8 stojana w pierścieniowych rdzeniach magnetycznych. Gdy występy biegunowe pierścieniowych obwodów magnetycznych 5 są obracane względem siebie pod zadanym kątem w zakresie 360/2p stopni, w uzwojeniu twornika ruchomego modułu jednostki nośnej stojana występuje proporcjonalny obrót wektorów napięć fazowych (w w tym przypadku wektory napięcia fazowego Uf2 obracają się w uzwojeniu twornika 7 stojana modułu jednostki nośnej, który ma możliwość obrotu kątowego) pod określonym kątem w zakresie 0-180 stopni elektrycznych (patrz rys. 7 i 8), co prowadzi do zmiany wynikowego wyjściowego napięcia fazowego Uf generatora synchronicznego w zależności od elektrycznego kąta obrotu wektorów napięć fazowych Uf2 w fazach A2, B2, C2 jednego uzwojenia twornika 7 stojana względem wektorów faz napięcia Uph1 w fazach A1, B1, C1 drugiego uzwojenia twornika 8 stojana (zależność ta ma charakter projektowy, obliczona przez rozwiązanie trójkątów ukośnych i określona następującym wyrażeniem: Zakres regulacji wyjściowego napięcia fazowego Uf prezentowanego generatora synchronicznego dla przypadku, gdy Uf1=Uf2 będzie wahał się od 2Uf1 do 0, oraz dla przypadku, gdy Uf2 Wykonanie zespołu nośnika stojana z grupy identycznych modułów ze wskazanym pierścieniowym obwodem magnetycznym 5 i pierścieniowym wirnikiem 10, osadzonym na jednym wale nośnym 9 oraz montaż modułów zespołu nośnika stojana z możliwością ich obrotu względem względem siebie wokół osi współosiowej z wałem nośnym 9, zasilanie modułów zespołu łożyskowego stojana połączonych z nimi kinematycznie poprzez napęd obrotu ich kąta względem siebie oraz połączenie między tymi samymi fazami uzwojeń twornika 7 i 8 w modułach zespołu łożyskowego stojana z formowaniem wspólnych faz uzwojenia twornika stojana umożliwiają rozszerzenie parametrów pracy generatora synchronicznego poprzez zapewnienie możliwości regulacji zarówno jego mocy czynnej, jak i możliwości regulacji mocy wyjściowej napięcia prądu przemiennego, a także zapewnienie możliwości wykorzystania go jako źródła prądu spawania przy prowadzeniu spawania łukiem elektrycznym w różnych trybach (poprzez zapewnienie możliwości regulacji wartości przesunięcie fazowe napięcia w tych samych fazach A1, B1, C1 i A2, B2, C2 oraz w ogólnym przypadku w fazach Ai, Bi, Ci uzwojeń twornika stojana proponowanego generatora synchronicznego). Proponowany generator synchroniczny z wzbudzeniem z magnesów trwałych może być stosowany przy odpowiednim przełączaniu uzwojeń twornika stojana do zasilania w energię elektryczną szerokiej gamy odbiorników przemiennego wielofazowego prądu elektrycznego o różnych parametrach napięcia zasilania. Ponadto dodatkowy układ tych samych biegunów magnetycznych („północ” i odpowiednio „południe”) pierścieniowych wkładek magnetycznych 11 w sąsiednich wirnikach pierścieniowych 10 jest zgodny ze sobą w tych samych płaszczyznach promieniowych, jak również połączenie końców faz A1, B1, C1 uzwojenia twornika 7 w pierścieniowym obwodzie magnetycznym 5 jednego modułu zespołu nośnika stojana z początkami tych samych faz A2, B2, C2 uzwojenia twornika 8 w sąsiednim moduł zespołu nośnika stojana (połączenie szeregowe tych samych faz uzwojenia twornika stojana o tej samej nazwie) umożliwia płynną i efektywną regulację napięcia wyjściowego generatora synchronicznego od wartości maksymalnej (2U f1 i ogólny przypadek dla liczby n sekcji zespołu łożyskowego stojana nU f1) do 0, który może być również wykorzystany do dostarczania energii elektrycznej do specjalnych maszyn i instalacji elektrycznych. 1. Generator synchroniczny wzbudzany z magnesów trwałych, zawierający zespół łożyskowy stojana z łożyskami wsporczymi, na którym osadzony jest pierścieniowy obwód magnetyczny z występami biegunowymi wzdłuż obwodu, wyposażony w umieszczone na nich cewki elektryczne z wielofazowym uzwojeniem stojana twornika , osadzony na wale nośnym z możliwością obrotu we wspomnianych łożyskach nośnych wokół pierścieniowego obwodu magnetycznego stojana wirnik pierścieniowy z pierścieniową wkładką magnetyczną osadzony na wewnętrznej ścianie bocznej z biegunami magnetycznymi przemiennymi w kierunku obwodowym z par p, osłona półki biegunowe z cewkami elektrycznymi uzwojenia twornika o określonym pierścieniowym obwodzie magnetycznym stojana, charakteryzujące się tym, że zespół łożyska stojana składa się z grupy identycznych modułów ze wskazanym pierścieniowym obwodem magnetycznym i pierścieniowym wirnikiem osadzonym na jednym wale nośnym, natomiast montowane są moduły zespołu łożyskowego stojana z możliwością ich obrotu względem siebie wokół osi i współosiowe z wałem nośnym i wyposażone w kinematycznie połączony napęd do ich obrotu kątowego względem siebie, a te same fazy uzwojeń twornika w modułach zespołu łożyska stojana są ze sobą połączone, tworząc wspólne fazy twornika stojana meandrowy. 2. Generator synchroniczny z wzbudzeniem z magnesów trwałych według zastrz. 1, znamienny tym, że te same bieguny magnetyczne pierścieniowych wkładek magnetycznych wirników pierścieniowych w sąsiednich modułach zespołu nośnika stojana są usytuowane zgodnie ze sobą w tych samych płaszczyznach promieniowych , a końce faz uzwojenia twornika w jednym module nośnym zespołu stojana są połączone z początkami faz uzwojenia twornika o tej samej nazwie w innym, sąsiednim module zespołu nośnego stojana, tworząc w połączeniu ze sobą wspólny fazy uzwojenia twornika stojana. 3. Generator synchroniczny z wzbudzeniem z magnesów trwałych według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że każdy z modułów zespołu nośnika stojana zawiera pierścieniową tuleję z zewnętrznym kołnierzem oporowym i miseczką z centralnym otworem na końcu oraz pierścieniowy wirnik w każdym z modułów zespołu nośnego stojana znajduje się pierścieniowa osłona z wewnętrznym kołnierzem oporowym, w której zamontowana jest wspomniana odpowiednia pierścieniowa wkładka magnetyczna, podczas gdy wspomniane pierścieniowe tuleje modułów zespołu łożyska stojana są powiązane z ich wewnętrznymi cylindrycznymi ściana boczna z jednym ze wspomnianych łożysk podporowych, z których drugie są połączone ze ściankami otworów środkowych na końcach określonych odpowiednich szkieł, pierścienie pierścieniowe wirnika pierścieniowego są sztywno połączone z wałem podporowym za pomocą łączników , a pierścieniowy obwód magnetyczny w odpowiednim module zespołu łożyska stojana jest zamontowany na określonej tulei pierścieniowej, sztywno przymocowanej swoim zewnętrznym kołnierzem oporowym do bocznej cylindrycznej ściany stosu ana i tworząc wraz z nim pierścieniową wnękę, w której umieszczony jest wskazany odpowiedni pierścieniowy obwód magnetyczny z cewkami elektrycznymi odpowiedniego uzwojenia twornika stojana. 4. Generator synchroniczny wzbudzany z magnesów trwałych według dowolnego z zastrzeżeń 1-3, znamienny tym, że każdy z łączników łączących pierścieniową osłonę wirnika pierścieniowego z wałem nośnym zawiera piastę zamontowaną na wale nośnym za pomocą kołnierza sztywno przymocowany do wewnętrznego kołnierza oporowego odpowiedniej pierścieniowej osłony. 5. Generator synchroniczny z wzbudzeniem z magnesów trwałych według zastrz. 4, znamienny tym, że napęd do kątowego obrotu modułów zespołu nośnika stojana względem siebie jest zamontowany za pomocą zespołu nośnego na modułach nośnika stojana montaż. 6. Generator synchroniczny z wzbudzeniem z magnesów trwałych według zastrzeżenia 5, znamienny tym, że napęd obrotu kątowego względem siebie modułów zespołu nośnika stojana jest wykonany w postaci mechanizmu śrubowego ze śrubą pociągową i nakrętkę, a zespół odniesienia dla kątowego napędu obrotowego modułów zespołu nośnika stojana zawiera występ podtrzymujący zamocowany na jednej ze wspomnianych miseczek i pręt podtrzymujący na drugiej miseczce, podczas gdy śruba pociągowa jest połączona obrotowo za pomocą dwóch -zawias schodkowy z jednego końca przez oś równoległą do osi wspomnianego wałka nośnego, z określonym prętem nośnym wykonanym ze szczeliną prowadzącą umieszczoną wzdłuż łuku koła, a na jednym końcu obrotowo połączona nakrętka mechanizmu śrubowego z wymienionym łapem jest wykonany na drugim końcu z trzpieniem przechodzącym przez szczelinę prowadzącą w belce nośnej i jest wyposażony w element blokujący. Dziękuję bardzo za wkład w rozwój krajowej nauki i technologii!PRAWO
Dziedzina działalności (technologia), do której należy opisywany wynalazek
DOKŁADNY OPIS WYNALAZKU
schematyczny diagram wektorowy zmiany wielkości napięć fazowych generatora synchronicznego z obrotem kątowym odpowiednich faz o tej samej nazwie uzwojenia twornika stojana (odpowiednio modułów jednostki nośnej stojana) o odpowiedni kąt a gdy wskazane fazy są połączone zgodnie ze schematem „gwiazda”
to samo przy łączeniu faz uzwojeń twornika stojana zgodnie ze schematem „trójkąta”
schemat z wykresem zależności wyjściowego napięcia liniowego generatora synchronicznego od geometrycznego kąta obrotu tych samych faz uzwojeń twornika stojana z redukcją odpowiedniego elektrycznego kąta obrotu wektora napięcia w fazie do podłączenia fazy według schematu „gwiazdy”
schemat z wykresem zależności wyjściowego napięcia liniowego generatora synchronicznego od geometrycznego kąta obrotu tych samych faz uzwojeń twornika stojana z redukcją odpowiedniego elektrycznego kąta obrotu wektora napięcia w fazie do podłączenia fazy według schematu „trójkąta”Prawo
