Účinnosť synchrónnych generátorov s permanentnými magnetmi. Čelný synchrónny elektrický generátor s budením permanentným magnetom. Permanentné magnety v konštrukciách generátorov
Bezkontaktné synchrónne generátory s permanentnými magnetmi (SGPM) majú jednoduchý elektrický obvod, nespotrebúvajú energiu na budenie a majú zvýšenú účinnosť, vyznačujú sa vysokou spoľahlivosťou prevádzky, sú menej citlivé na pôsobenie reakcie kotvy ako bežné stroje, ich nevýhody sú spojené s nízkymi regulačnými vlastnosťami vzhľadom na to, že čo je to pracovné vlákno permanentné magnety nie je možné meniť v širokom rozsahu. V mnohých prípadoch však táto vlastnosť nie je rozhodujúca a nebráni ich širokému rozšíreniu.
Väčšina dnes používaných PMG má magnetický systém s permanentnými magnetmi, ktoré sa otáčajú. Preto sa magnetické systémy od seba líšia najmä konštrukciou rotora (induktora). Stator SGPM má takmer rovnakú konštrukciu ako v klasických AC strojoch, zvyčajne obsahuje valcový magnetický obvod vyrobený z plechov elektroocele, na vnútornom povrchu ktorého sú drážky pre uloženie vinutia kotvy. Na rozdiel od bežných synchrónnych strojov je pracovná medzera medzi statorom a rotorom v SGPM zvolená tak, aby bola minimálna, na základe technologických možností. Konštrukcia rotora je do značnej miery určená magnetickým a technologické vlastnosti tvrdý magnetický materiál.
Rotor s valcovým magnetom
Najjednoduchší je rotor s monolitickým valcovým prstencovým magnetom (obr.5.9, a). Magnet 1 je odliaty a je pripevnený k hriadeľu pomocou objímky 2, napríklad z hliníkovej zliatiny. Magnetizácia magnetu sa vykonáva v radiálnom smere na viacpólovom magnetizačnom zariadení. Pretože mechanická pevnosť magnetov je malá, pri vysokých lineárnych rýchlostiach je magnet umiestnený v obale (pásiku) z nemagnetického materiálu.
Variantom rotora s valcovým magnetom je prefabrikovaný rotor z oddelených segmentov 1 z nemagnetického oceľového plášťa 3 (obr. 5.9, b). Magnetizované radiálne segmentové magnety 1 sú uzavreté na puzdre 2 magnetickou oceľou a sú upevnené ľubovoľným spôsobom, napríklad pomocou lepidla. Generátory s rotorom tejto konštrukcie, keď je magnet stabilizovaný vo voľnom stave, majú EMF krivku blízku sínusoide. Výhodou rotorov s cylindrickým magnetom je jednoduchosť a vyrobiteľnosť konštrukcie. Nevýhodou je malé využitie objemu magnetu v dôsledku malej dĺžky strednej siločiary pólu h a S nárastom počtu pólov sa hodnota h a klesá a využitie objemu magnetu sa zhoršuje.
Obrázok 5.9 - Rotory s valcový magnet: a - monolitický, b - prefabrikovaný
Rotory s hviezdicovým magnetom
V SGPM s výkonom do 5 kVA sú široko používané rotory hviezdicového typu s výraznými pólmi bez pólových nástavcov (obr.5.10, Obr. a). Pri tomto prevedení je hviezdicový magnet častejšie pripevnený k hriadeľu odliatím nemagnetickou zliatinou 2. Magnet je možné namontovať aj priamo na hriadeľ. Na zníženie demagnetizačného účinku reakčného poľa kotvy pri skratovom rázovom prúde na rotore sa v mnohých prípadoch predpokladá tlmiaci systém 3. Ten sa spravidla vykonáva naplnením rotora hliníkom. . Pri vysokých rýchlostiach sa na magnet natlačí nemagnetický pás.
Pri preťažení generátora však môže bočná reakcia kotvy spôsobiť asymetrickú magnetizáciu prevrátenia okrajov pólov. Takáto reverzácia magnetizácie skresľuje tvar poľa v pracovnej medzere a tvar krivky EMF.
Jedným zo spôsobov, ako znížiť vplyv poľa kotvy na pole magnetu, je použitie pólových nástavcov s mäkkými magnetickými oceľami. Zmenou šírky pólových nástavcov (úpravou zvodového toku pólov) možno dosiahnuť optimálne využitie magnetu. Okrem toho je možné zmenou konfigurácie pólových nástavcov získať požadovaný tvar poľa v pracovnej medzere generátora.
Na obr. 5.10, b je znázornená konštrukcia zostaveného hviezdicového rotora s prizmatickými permanentnými magnetmi s pólovými nástavcami. Radiálne magnetizované magnety 1 sú namontované na objímke 2 s mäkkým magnetickým materiálom. Na pól magnetov sú umiestnené pólové nástavce 3 vyrobené z magnetickej ocele. Na zabezpečenie mechanickej pevnosti ba
Obrázok 5.10 - Rotory radiálneho typu: a - bez pólových nástavcov; b - prefabrikované s pólovými topánkami
shmaky sú privarené k nemagnetickým vložkám 4, ktoré tvoria pás. Medzery medzi magnetmi môžu byť vyplnené hliníkovou zliatinou alebo zmesou.
Nevýhody radiálnych rotorov s pólovými nástavcami zahŕňajú komplikovanosť konštrukcie a zmenšenie plnenia objemu rotora magnetmi.
Rotory s pazúrovými pólmi.
Pre generátory s veľkým počtom pólov sa široko používa konštrukcia rotora s pazúrovitými pólmi. Rotor klincového tvaru (obr. 5.11) obsahuje valcový magnet 1, magnetizovaný v axiálnom smere, uložený na nemagnetickom puzdre 2. Ku koncom magnetu priliehajú príruby 3 a 4. Mäkké magnetické ocele majú pazúri- ako výbežky, ktoré tvoria póly. Všetky vzhľady ľavej príruby sú severné póly a vzhľady pravej príruby sú južné póly. Prírubové výstupky sa striedajú po obvode rotora a tvoria tak viacpólový budiaci systém. Výkon generátora je možné výrazne zvýšiť aplikáciou modulárneho princípu umiestnením niekoľkých magnetov s čeľusťovými pólmi na hriadeľ.
Nevýhody zubatých rotorov sú: relatívna zložitosť konštrukcie, obtiažnosť magnetizácie magnetu v zostavenom rotore, veľké rozptylové toky, ohnutie koncov výstupkov je možné pri vysokých rýchlostiach, mala mieru plnenia objem rotora pomocou magnetu.
Existujú prevedenia rotorov s rôznymi kombináciami PM: so sériovým a paralelným zapojením MPC magnetov, s reguláciou napätia vďaka axiálnemu pohybu rotora voči statoru, systémom spoločnej regulácie budenia PMG z PM a paralelne pracujúce elektromagnetické vinutie atď. Pre bezprevodové vitroelektrické inštalácie je najlepším riešením použiť SGPM multi-
Obrázok 5.11 - Typ s čeľusťami rotora
tyčová verzia. V Nemecku, na Ukrajine av iných krajinách sú skúsenosti s vývojom a aplikáciou nízkootáčkových generátorov pre bezprevodové veterné turbíny s frekvenciou otáčania 125-375 ot./min.
Vzhľadom na hlavnú požiadavku na bezprevodovú veternú turbínu - mať nízku rýchlosť otáčania generátora - sa ukazuje, že rozmery a hmotnosť SGPM sú v porovnaní s vysokorýchlostnými generátormi s približne rovnakým výkonom nadhodnotené. V prípade 1 (obr. 5.12) je klasický stator 2 s vinutím 3. Rotor (induktor) 4 s neodymovo-železo-bórovými platňami 5 nalepenými na vonkajšom povrchu je uložený na hriadeli 6 s ložiskami 7. Prípad 1 je upevnený na základni 8 a je pripojený k podpere veternej turbíny a rotor 4 je pripojený k hriadeľu veterných turbín (nie je znázornené na obr. 5.12).
Pri nízkych rýchlostiach vetra pre veterné turbíny je potrebné použiť generátory s nízke rýchlosti rotácia. V tomto prípade systém často nemá prevodovku a náprava je priamo spojená s nápravou. elektrický generátor... To vyvoláva problém získania dostatočne vysokého výstupného napätia a elektrickej energie. Jedným zo spôsobov, ako to vyriešiť, je viacpólový elektrický generátor s dostatočne veľkým priemerom rotora. V tomto prípade môže byť rotor generátora vyrobený pomocou permanentných magnetov. Elektrický generátor s rotorom s permanentným magnetom nemá zberač a kefy, ktoré
Obrázok 5.12 - Schéma štruktúry SGPM pre veternú turbínu bez prevodu: 1- prípad; 2 - stator; 3 - vinutie; 4 - rotor; 5 - dosky permanentných magnetov s Nd-Fe-B; 6 - hriadeľ; 7 - ložiská; 8 - základňa
Výrazne zlepšuje jeho spoľahlivosť a prevádzkový čas bez údržby a opráv.
Elektrický generátor s rotorom s permanentným magnetom môže byť zostavený podľa rôznych schém, ktoré sa navzájom líšia všeobecným usporiadaním vinutí a magnetov. Na rotore generátora sú umiestnené magnety so striedavou polaritou. Vinutia so striedavým smerom vinutia sú umiestnené na statore generátora. Ak sú rotor a stator koaxiálne disky, potom sa tento typ generátora nazýva axiálny alebo disk (obrázok 5.13).
Ak sú rotor a stator koaxiálne koaxiálne valce, potom sa tento typ generátora nazýva radiálny alebo valcový (obrázok 5.14). V radiálnom generátore môže byť rotor vnútorný alebo vonkajší voči statoru.
Obrázok 5.13 - Zjednodušená schéma elektrického generátora s rotorom s permanentným magnetom axiálneho (diskového) typu
Obrázok 5.14 - Zjednodušená schéma elektrického generátora s rotorom s permanentným magnetom radiálneho (valcového) typu
Dôležitou vlastnosťou PM synchrónnych generátorov v porovnaní s klasickými synchrónnymi generátormi je zložitosť regulácie výstupného napätia a jeho stabilizácia. Ak v obyčajnom synchrónne stroje je možné plynulo regulovať pracovný tok a napätie zmenou budiaceho prúdu, potom v strojoch s permanentnými magnetmi táto možnosť chýba, pretože tok Ф je v rámci špecifikovaného spätného vedenia a mení sa nevýznamne. Na reguláciu a stabilizáciu napätia synchrónnych generátorov s permanentnými magnetmi je potrebné použiť špeciálne metódy.
Jedným z možných spôsobov stabilizácie napätia synchrónnych generátorov je zavedenie kapacitných prvkov do vonkajšieho elektrického obvodu generátora, čo prispieva k vzniku pozdĺžnej magnetizačnej reakcie kotvy. Vonkajšie charakteristiky generátora s kapacitným charakterom záťaže sa menia málo a môžu dokonca obsahovať rastúce sekcie. Kondenzátory, ktoré zabezpečujú kapacitný charakter záťaže, sú zapojené do série priamo so záťažovým obvodom (obr.5.15, a) alebo cez pidvishuchy transformátor, ktorý umožňuje znížiť hmotnosť kondenzátorov zvýšením ich prevádzkového napätia a znížením prúdu (obr. S.1S, b). Kondenzátor je tiež možné zapojiť paralelne do kruhu generátora (obr.5.15, e).
Obrázok 5.15 - zahrnutie stabilizačných kondenzátorov do kruhu synchrónny generátor s permanentnými magnetmi
Dobrú stabilizáciu výstupného napätia generátora s PM je možné zabezpečiť pomocou rezonančného obvodu s kapacitou C a saturačnej tlmivky L. Obvod je zapojený paralelne so záťažou, ako je znázornené na obr. 5.16, a v jednofázovom obraze. V dôsledku nasýtenia tlmivky jej indukčnosť klesá so zvyšujúcim sa prúdom a závislosť napätia na tlmivke od prúdu tlmivky je nelineárna (obrázok 5.16, b). Súčasne je závislosť napätia na kondenzátore od prúdu lineárna. V bode priesečníka kriviek a, ktorý zodpovedá menovitému napätiu generátora
Obrázok 5.16 - stabilizácia napätia synchrónneho generátora s permanentným magnetom pomocou rezonančného obvodu: a - schéma zapojenia obvodu; b - charakteristika prúdu a napätia (b)
torus, v obvode dochádza k rezonancii prúdov, to znamená, že jalový prúd nevstupuje do obvodu zvonku.
Ak sa napätie zníži, potom, ako je zrejmé z obr. 4,15, b, keď máme, to znamená, že obvod odoberá kapacitný prúd z generátora. Pozdĺžna magnetizačná reakcia kotvy, ku ktorej dochádza v tomto prípade, podporuje rast U ... Ak teda obvod odoberá aj indukčný prúd z generátora. Pozdĺžna demagnetizačná reakcia kotvy vedie k poklesu U.
V niektorých prípadoch sa na stabilizáciu napätia generátorov používajú saturačné tlmivky (DV), ktoré sú magnetizované jednosmerným prúdom zo systému regulácie napätia. S poklesom napätia regulátor zvyšuje pidmagnetizačný prúd v tlmivke, jeho indukčnosť klesá v dôsledku nasýtenia jadra, znižuje sa účinok pozdĺžnej demagnetizačnej reakcie kotvy, ako aj pokles napätia na DN, ktorý prispieva na obnovenie výstupného napätia generátora.
Reguláciu napätia a stabilizáciu generátorov s PM je možné efektívne realizovať pomocou polovodičového meniča, v každej fáze ktorého sú dva antiparalelné tyristory. Každá polvlna krivky napätia pred meničom zodpovedá napätiu v priepustnom smere na jednom z tyristorov. Ak riadiaci systém dáva signály na zapnutie tyristorov s určitým oneskorením, ktoré zodpovedá riadiacemu uhlu. S nárastom napätia za meničom sa zmenšuje, s poklesom napätia na svorkách generátora sa uhol zmenšuje tak, že napätie na generátore. Pomocou takéhoto prevodníka je možné nielen stabilizovať, ale aj regulovať výstupné napätie v širokom rozsahu zmenou uhla. Nevýhodou opísaného zapojenia je zhoršovanie kvality napätia so zvyšovaním v dôsledku výskytu vyšších harmonických.
Opísané spôsoby regulácie napätia a stabilizácie spojené s použitím prídavných zariadení vo vzťahu k ťažkým a ťažkopádnym vonkajším vzhľadom na generátor. Dosiahnutie tohto cieľa je možné zabezpečiť použitím prídavného magnetického vinutia (PO) v generátore. priamy prúd, mení stupeň nasýtenia oceľových magnetických drôtov a tým mení vonkajšiu magnetickú vodivosť vzhľadom na magnet.
Úžitkový vzor sa týka elektrotechniky, tj elektromobily, a týka sa zlepšenia konštrukcie synchrónnych generátorov koncového typu, ktoré je možné využiť najmä na výrobu elektrickej energie vo veterných elektrárňach. Konštrukcia generátora obsahuje puzdro, v ktorom sú umiestnené striedavé prvky elektromagnetického systému (rotor-stator-rotor), vyrobené vo forme kotúčov namontovaných na stacionárnom hriadeli, kde je statorový kotúč pevne spojený s druhým, permanentné magnety upevnené na kotúčoch rotora a na kotúči statora - cievky tvoriace jeho prstencové vinutie s výstupom jeho koncov cez axiálny otvor v hriadeli, kde teleso pozostáva z dvoch štítov - predného a zadného, namontovaných na hriadeli v ložiskách, predný štít má krycí hriadeľ, kotúče rotora sú upevnené na uvedených štítoch, kotúč statora je na hriadeli upevnený obojstrannými viaclopatkovými článkami, pričom každý list je umiestnený v technologickej medzere medzi elektrickými cievkami. Výhody tohto generátora sú: menšie, v porovnaní so známymi strojmi podobného typu rovnakého výkonu, hmotnosti a rozmerov; prevádzková spoľahlivosť; jednoduchosť výroby; vysoká účinnosť; vyrobiteľnosť montáže a demontáže generátora a jeho udržiavateľnosť; schopnosť vykonávať akúkoľvek veľkosť vďaka upevneniu statorového jadra na stacionárnom hriadeli s viacnožovými článkami na oboch stranách.
Úžitkový vzor sa týka elektrotechniky, menovite elektrických strojov, a týka sa vylepšenia konštrukcie synchrónnych generátorov koncového typu, ktoré je možné využiť najmä na výrobu elektrickej energie vo veterných elektrárňach.
Slávny synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov, vyrobený koncovým typom, obsahujúci stator, pozostávajúci z dvoch častí s prstencovými magnetickými obvodmi umiestnenými koaxiálne a navzájom rovnobežne, medzi ktorými je umiestnený rotor.
V použitej konštrukcii je rotor vyrobený vo forme disku, na ktorom sú na oboch stranách pripevnené permanentné magnety, v dôsledku čoho môžu byť magnetizované z jednej strany na druhú, čo vedie k zníženiu charakteristiky permanentných magnetov, a v dôsledku toho k zníženiu účinnosti generátora.
Najbližšie k nárokovanému predmetu je koncový synchrónny elektrický generátor s budením z permanentných magnetov, obsahujúci dva rotory s permanentnými magnetmi a medzi nimi stator s cievkami uloženými v radiálnych drážkach umiestnených na čelnej ploche statora.
Umiestnenie cievok do štrbín vedie k zníženiu pracovnej medzery, čo môže viesť k prilepeniu jadra statora permanentnými magnetmi, v dôsledku čoho sa generátor stáva
neuskutočniteľné. Použitie štrbín vedie k vzniku nežiaducich harmonických zložiek prúdov, indukcii v medzere a následne k zvýšeniu strát, a teda k zníženiu Účinnosť generátora... Kotúčové rotory sú vzájomne prepojené silovými kolíkmi, čo znižuje tuhosť a spoľahlivosť konštrukcie.
Technickým výsledkom navrhovaného riešenia, ako užitočného modelu, je eliminácia možného prilepenia jadra statora permanentnými magnetmi, čo zabezpečí zaručenú prevádzku generátora a zníži straty a následne zvýši účinnosť pri použití. prstencového vinutia statora. Tento model má tuhšiu štruktúru vďaka vzájomnému spojeniu rotorov ich pripevnením k plášťu generátora, čo zvyšuje jeho spoľahlivosť. Jadro statora je na stacionárnom hriadeli upevnené obojstrannými viaclopatkovými článkami, čo vedie k zníženiu hmotnosti a rozmerov čelného synchrónneho elektrogenerátora s budením z permanentných magnetov a umožňuje vyrobiť generátor s dostatočne veľké vnútorné a vonkajšie priemery. Navrhovaný model umožňuje zabezpečiť vyrobiteľnosť montáže a demontáže generátora a jeho udržiavateľnosť.
Úžitkový vzor predpokladá prítomnosť krytu, v ktorom sú umiestnené striedavé prvky elektromagnetického systému (rotor-stator-rotor), ktoré sú vyrobené vo forme diskov a sú namontované na stacionárnom hriadeli. V tomto prípade je stator pevne spojený s druhým. Na kotúčoch rotora sú upevnené permanentné magnety a na kotúči statora sú cievky, ktoré tvoria jeho prstencové vinutie s výstupom jeho koncov cez axiálny otvor v hriadeli. Telo sa skladá z dvoch štítov - predného a zadného, inštalovaných na hriadeli v
ložiská. Predný štít má krycí hriadeľ. Kotúče rotora sú upevnené na vyššie uvedených štítoch a kotúč statora je pripevnený k hriadeľu obojstrannými viaclopatkovými článkami, pričom každý list je umiestnený v technologickej medzere medzi elektrickými cievkami.
Obrázok 1 zobrazuje generátor v pozdĺžnom reze; obrázok 2 - stator (predný pohľad).
Generátor pozostáva zo statora 1 a dvoch rotorov 2. Jadro statora je vyrobené vo forme disku získaného navinutím pásu elektroocele na tŕň, ktorého vonkajší priemer sa rovná vnútornému priemeru statora. Jadro je upevnené medzi viaclopatkovými článkami 3 na oboch stranách. Každá lopatka je umiestnená v technologickej medzere medzi cievkami 4 prstencového vinutia. Viacčepelové články sú spolu zoskrutkované. Ich základne sú vyrobené vo forme puzdier, ktoré sú namontované na stacionárnom hriadeli 5. Aby sa predišlo prípadnému otáčaniu statora, články sú upevnené kľúčom 6. Aby sa eliminoval axiálny pohyb statora, jeden viaclopatkový článok je pritlačený k ramenu hriadeľa a druhý je upnutý oceľovým puzdrom 7 priskrutkovaným k hriadeľu v kruhu tromi skrutkami. Hriadeľ má axiálny otvor, cez ktorý sú konce vinutia vyvedené do svorkovnice.
Jadrá rotora sú vyrobené z konštrukčnej ocele, podobne ako jadro statora, vo forme diskov, ktorých šírka sa rovná dĺžke permanentného magnetu 8. Permanentné magnety sú kruhové sektory a sú k jadru prilepené. Šírka magnetov sa rovná šírke statorových cievok a je blízka hodnote delenia pólov. Ich rozmery sú obmedzené len šírkou lopatky umiestnenej medzi cievkami vinutia statora. Pripojené jadrá
zápustné skrutky na vnútornú stranu koncových štítov 9 a 10. Použitie zápustných skrutiek znižuje hladinu hluku pri prevádzke generátora. Štíty sú vyrobené z hliníkovej zliatiny. Sú tiež navzájom spojené pomocou skrutiek so zápustnou hlavou - jeden zo štítov má špeciálne vybrania, do ktorých sú zalisované oceľové matice (na spevnenie spojenia, keďže hliník je mäkký materiál), do ktorých sú už skrutky zaskrutkované. Štíty sú vybavené ložiskami 11 s trvalou náplňou maziva a dvoma štítmi. Koncový štít 9 má kryt 12 hriadeľa vyrobený z ocele. V tomto generátore plní dve funkcie: a) zatvára ložisko; b) preberá rotáciu pohonu. Hriadeľ krytu je pripevnený ku koncovému štítu 9 skrutkami z jeho vnútornej strany.
Prevádzka tohto generátora sa vykonáva nasledovne: pohon prenáša krútiaci moment cez kryt hriadeľa 12 na celé telo, v dôsledku čoho sa rotory otáčajú. Princíp činnosti tohto generátora je podobný princípu činnosti známych synchrónnych generátorov: keď sa rotory 2 otáčajú, magnetické pole permanentných magnetov pretína závity vinutia statora, pričom sa mení v absolútnej hodnote aj v smere a indukuje premenlivá elektromotorická sila v nich. Cievky vinutia sú zapojené do série tak, že ich elektromotorické sily sa sčítavajú. Vzniknuté napätie je odvádzané z výstupných koncov vinutia, ktoré cez axiálny otvor v hriadeli 5 prechádza do svorkovnice.
Táto konštrukcia generátora umožňuje eliminovať možné prilepenie jadra statora permanentnými magnetmi a tým zabezpečiť zaručenú prevádzku generátora; dáva
schopnosť znižovať zvlnenie a povrchové straty ocele vďaka použitiu bezštrbinového jadra a prstencového vinutia statora, v dôsledku čoho sa zvyšuje účinnosť. Umožňuje tiež zvýšiť spoľahlivosť generátora vďaka použitiu pevnejšej konštrukcie (spojenie rotorov navzájom pripevnením k telesu generátora), znížiť hmotnosť a rozmery pri rovnakom výkone a výkon generátor ľubovoľnej veľkosti pripevnením jadra statora k pevnému hriadeľu s viaclopatkovými článkami na oboch stranách ... Navrhovaný model umožňuje zabezpečiť vyrobiteľnosť montáže a demontáže generátora a jeho udržiavateľnosť.
Koncový synchrónny elektrický generátor s budením permanentným magnetom, obsahujúci puzdro, v ktorom sú umiestnené striedavé prvky elektromagnetického systému (rotor - stator - rotor), vyrobený vo forme kotúčov namontovaných na stacionárnom hriadeli, kde je statorový kotúč pevne uložený k nim sú pripojené konštantné magnety a na statorovom disku sú cievky, ktoré tvoria jeho prstencové vinutie s výstupom jeho koncov cez axiálny otvor v hriadeli, vyznačujúci sa tým, že telo pozostáva z dvoch štítov - predného a zadného, namontovaných na hriadeli v ložiskách, predný štít má kryt hriadeľa, kotúče rotora sú upevnené na vyššie uvedených štítoch, kotúč statora je k hriadeľu pripevnený obojstrannými viaclopatkovými článkami, kde je každý list umiestnený v technologickom medzera medzi elektrickými cievkami.
Predložený vynález sa týka oblasti elektrotechniky, menovite bezkomutátorových elektrických strojov, najmä generátorov jednosmerného prúdu, a môže byť použitý v akejkoľvek oblasti vedy a techniky, kde sú potrebné autonómne napájacie zdroje. Technickým výsledkom je vytvorenie kompaktného, vysoko účinného elektrického generátora, ktorý umožňuje pri zachovaní relatívne jednoduchej a spoľahlivej konštrukcie široko meniť výstupné parametre elektrického prúdu v závislosti od prevádzkových podmienok. Podstata vynálezu spočíva v tom, že bezkomutátorový synchrónny generátor s permanentnými magnetmi pozostáva z jednej alebo viacerých sekcií, z ktorých každá obsahuje rotor s kruhovým magnetickým obvodom, na ktorom je upevnený s rovnakým stúpaním. párne číslo permanentné magnety, stator nesúci párny počet elektromagnetov v tvare podkovy umiestnených v pároch oproti sebe a s dvoma cievkami, z ktorých každá má stále opačný smer vinutia, zariadenie na usmerňovanie elektrického prúdu. Permanentné magnety sú pripevnené k magnetickému obvodu tak, že tvoria dva rovnobežné rady pólov s pozdĺžne a priečne sa striedajúcou polaritou. Elektromagnety sú orientované cez uvedené rady pólov tak, že každá z cievok elektromagnetu je umiestnená nad jedným z paralelných radov pólov rotora. Počet pólov v jednom rade, rovný n, spĺňa vzťah: n = 10 + 4k, kde k je celé číslo s hodnotami 0, 1, 2, 3 atď. Počet elektromagnetov v generátore zvyčajne nepresahuje počet (n-2). 12 str. f-ly, 9 chorých.
Výkresy k RF patentu 2303849
[0001] Predložený vynález sa týka bezkomutátorových elektrických strojov, najmä generátorov jednosmernej energie, a môže byť použitý v akejkoľvek oblasti vedy a techniky, kde sa vyžaduje autonómne napájanie.
Synchrónne stroje na striedavý prúd sa najviac používajú pri výrobe a spotrebe elektrickej energie. Všetko synchrónne stroje majú vlastnosť reverzibility, to znamená, že každý z nich môže pracovať v režime generátora aj v režime motora.
Synchrónny generátor obsahuje stator, zvyčajne dutý vrstvený valec s pozdĺžnymi drážkami na vnútornej ploche, v ktorom je umiestnené vinutie statora, a rotor, čo sú permanentné magnety striedavej polarity umiestnené na hriadeli, ktoré môžu byť poháňané v jednom tak či onak. V priemyselných generátoroch s vysokým výkonom sa na získanie budiaceho magnetického poľa používa budiace vinutie umiestnené na rotore. V synchrónnych generátoroch s relatívne nízkym výkonom sa používajú permanentné magnety umiestnené na rotore.
Pri konštantnej rýchlosti otáčania je tvar krivky EMF generovanej generátorom určený iba zákonom o rozdelení magnetickej indukcie v medzere medzi rotorom a statorom. Preto sa na získanie napätia na výstupe generátora určitého tvaru a na efektívnu premenu mechanickej energie na elektrickú energiu používajú rôzne geometrie rotora a statora a optimálny počet permanentných magnetických pólov a počet závitov vinutie statora je zvolené (US 5117142, US 5537025, DE 19802784, EP 0926806, WO 02/003527, US 2002153793, US 2004021390, US 20737212121). Uvedené parametre nie sú univerzálne, ale vyberajú sa v závislosti od prevádzkových podmienok, čo často vedie k zhoršeniu iných charakteristík generátora. Okrem toho zložitý tvar rotora alebo statora komplikuje výrobu a montáž generátora a v dôsledku toho zvyšuje cenu produktu. Rotor synchrónneho magnetoelektrického generátora môže mať iný tvar, napríklad pre slaby prud rotor je zvyčajne vyrobený vo forme "hviezdičky", s priemerným výkonom - s pazúrovitými pólmi a valcovými permanentnými magnetmi. Zubový pólový rotor umožňuje získať generátor s pólovým rozptylom, ktorý obmedzuje nárazový prúd v prípade náhleho skratu generátora.
V generátore s permanentnými magnetmi je ťažké stabilizovať napätie pri zmene zaťaženia (pretože neexistuje žiadna magnetická spätná väzba, ako napríklad v generátoroch s vinutím poľa). Na stabilizáciu výstupného napätia a usmernenie prúdu sa používajú rôzne elektrické obvody (GB 1146033).
Predložený vynález je zameraný na vytvorenie kompaktného, vysoko účinného elektrického generátora, ktorý umožňuje pri zachovaní relatívne jednoduchej a spoľahlivej konštrukcie široko meniť výstupné parametre elektrického prúdu v závislosti od prevádzkových podmienok.
Generátor podľa tohto vynálezu je bezkefkový synchrónny generátor s permanentným magnetom. Pozostáva z jednej alebo viacerých sekcií, z ktorých každá obsahuje:
Rotor s kruhovým magnetickým obvodom, na ktorom je pripevnený párny počet permanentných magnetov s rovnakým rozstupom,
Stator nesúci párny počet elektromagnetov v tvare podkovy (v tvare U) umiestnených v pároch oproti sebe a s dvoma cievkami, z ktorých každá má postupne opačný smer vinutia,
Zariadenie na vyrovnávanie elektrického prúdu.
Permanentné magnety sú pripevnené k magnetickému obvodu tak, že tvoria dva rovnobežné rady pólov s pozdĺžne a priečne sa striedajúcou polaritou. Elektromagnety sú orientované cez uvedené rady pólov tak, že každá z cievok elektromagnetu je umiestnená nad jedným z paralelných radov pólov rotora. Počet pólov v jednom rade, rovný n, spĺňa vzťah: n = 10 + 4k, kde k je celé číslo s hodnotami 0, 1, 2, 3 atď. Počet elektromagnetov v generátore zvyčajne nepresahuje n-2.
Prúdový usmerňovač je zvyčajne jedným zo štandardných obvodov diódového usmerňovača: celovlnný so stredným bodom alebo mostíkom, pripojený k vinutiu každého elektromagnetu. V prípade potreby je možné použiť aj iný obvod na usmernenie prúdu.
V závislosti od vlastností činnosti generátora môže byť rotor umiestnený tak na vonkajšej strane statora, ako aj vo vnútri statora.
Elektrický generátor skonštruovaný v súlade s týmto vynálezom môže obsahovať niekoľko rovnakých častí. Počet takýchto sekcií závisí od výkonu mechanického zdroja energie (hnacieho motora) a požadovaných parametrov generátora. Je výhodné, ak sú úseky navzájom mimo fázy. To sa dá dosiahnuť napríklad počiatočným posunutím rotora v susedných sekciách o uhol v rozsahu od 0° do 360°/n; alebo uhlové posunutie statorových elektromagnetov v susedných úsekoch voči sebe navzájom. Výhodne generátor tiež obsahuje jednotku regulátora napätia.
Podstata vynálezu je znázornená na nasledujúcich výkresoch:
Obrázky 1 (a) a (b) znázorňujú schému elektrického generátora vyrobeného podľa tohto vynálezu, v ktorom je rotor umiestnený vo vnútri statora;
Obr. 2 znázorňuje obraz jednej sekcie elektrického generátora;
Obr. 3 je schematický diagram elektrického generátora s plnovlnným stredovým usmerňovacím obvodom;
Obr. 4 znázorňuje schematický elektrický diagram elektrického generátora s jedným z mostíkových usmerňovacích obvodov;
Obr. 5 je schematický diagram elektrického generátora s ďalším mostíkovým usmerňovacím obvodom;
Obr. 6 je schematický diagram elektrického generátora s ďalším mostíkovým usmerňovacím obvodom;
Obr. 7 je schematický diagram elektrického generátora s ďalším mostíkovým usmerňovacím obvodom;
Obr. 8 znázorňuje schému elektrického generátora s vonkajším rotorom;
Obr. 9 je ilustráciou viacdielneho generátora vyrobeného podľa tohto vynálezu.
Obrázky 1 (a) a (b) znázorňujú elektrický generátor vyrobený v súlade s týmto vynálezom, ktorý obsahuje kryt 1; rotor 2 s kruhovým magnetickým obvodom 3, na ktorom je pripevnený párny počet permanentných magnetov 4 s rovnakým stúpaním; stator 5 nesúci párny počet elektromagnetov 6 v tvare podkovy usporiadaných v pároch oproti sebe a prostriedky na usmernenie prúdu (nie sú zobrazené).
Teleso 1 generátora je zvyčajne odliate z hliníkovej zliatiny alebo liatiny, alebo je vyrobené zvarom. Inštalácia generátora na mieste jeho inštalácie sa vykonáva pomocou nôh 7 alebo pomocou príruby. Stator 5 má valcový tvar vnútorný povrch, na ktorom sú pripevnené identické elektromagnety s rovnakou roztečou 6. V tomto prípade desať. Každý z týchto elektromagnetov má dve cievky 8 so sekvenčne opačným smerom vinutia, ktoré sú umiestnené na jadre 9 v tvare písmena U. Zväzok 9 jadier je zostavený z nasekaných dosiek z elektroocele na lepidlo alebo prinitovaný. Závery vinutí elektromagnetov sú pripojené cez jeden z obvodov usmerňovača (nie je znázornený) na výstup elektrického generátora.
Rotor 3 je oddelený od statora vzduchovou medzerou a nesie párny počet permanentných magnetov 4, umiestnených tak, že sú vytvorené dva rovnobežné rady pólov, ktoré sú v rovnakej vzdialenosti od osi generátora a striedajú sa v polarite v pozdĺžnom a priečnom smere. smeroch (obr. 2). Počet pólov v jednom riadku vyhovuje vzťahu: n = 10 + 4k, kde k je celé číslo s hodnotami 0, 1, 2, 3 atď. V tomto prípade (obr. 1) n = 14 (k = 1) a teda celkový počet permanentných magnetických pólov je 28. Pri otáčaní generátora prechádza každá z cievok elektromagnetu cez príslušný rad striedajúcich sa pólov. Permanentné magnety a jadrá elektromagnetov sú tvarované tak, aby minimalizovali straty a dosiahli (v maximálnej možnej miere) rovnomernosť magnetického poľa vo vzduchovej medzere pri chode generátora.
Princíp činnosti elektrického generátora vyrobeného podľa tohto vynálezu je podobný ako pri konvenčnom synchrónnom generátore. Hriadeľ rotora je mechanicky spojený s hnacím motorom (zdroj mechanickej energie). Pri pôsobení krútiaceho momentu hnacieho motora sa rotor generátora otáča určitou frekvenciou. V tomto prípade sa EMF indukuje vo vinutí cievok elektromagnetov v súlade s fenoménom elektromagnetickej indukcie. Keďže cievky samostatného elektromagnetu majú odlišný smer vinutia a sú kedykoľvek v rozsahu rôznych magnetických pólov, indukované EMF v každom z vinutí sa pridáva.
Počas otáčania rotora sa magnetické pole permanentného magnetu otáča určitou frekvenciou, preto sa každé z vinutí elektromagnetov striedavo ukazuje buď v zóne severného (N) magnetického pólu, potom v zóne zóna južného (S) magnetického pólu. V tomto prípade je zmena pólov sprevádzaná zmenou smeru EMF vo vinutiach elektromagnetov.
Vinutia každého elektromagnetu sú pripojené k usmerňovaču prúdu, ktorý je zvyčajne jedným zo štandardných obvodov diódového usmerňovača: stredný bod s plnou vlnou alebo jeden z mostíkových obvodov.
Obrázok 3 znázorňuje schematický elektrický diagram plnovlnného usmerňovača so stredovým bodom pre elektrický generátor s tromi pármi elektromagnetov 10. Na obrázku 3 sú elektromagnety očíslované od I do VI. Jedna zo svoriek vinutia každého elektromagnetu a protiľahlá svorka vinutia protiľahlého elektromagnetu sú pripojené k jednému výstupu 12 generátora; ďalšie závery vinutí menovaných elektromagnetov sú pripojené cez diódy 11 k ďalšiemu výstupu 13 generátora (keď sú diódy zapnuté, výstup 12 bude záporný a výstup 13 bude kladný). To znamená, že ak pre elektromagnet I je začiatok vinutia (B) pripojený k zápornej zbernici, potom pre opačný elektromagnet IV je koniec vinutia (E) pripojený k zápornej zbernici. To isté platí pre ostatné elektromagnety.
Obrázky 4-7 znázorňujú rôzne obvody usmerňovacieho mostíka. Zapojenie mostíkov usmerňujúcich prúd z každého z elektromagnetov môže byť paralelné, sériové alebo zmiešané. Vo všeobecnosti rôzne schémy sa používajú na prerozdelenie výstupného prúdu a potenciálnych charakteristík elektrického generátora. Jeden a ten istý elektrický generátor môže mať v závislosti od prevádzkových režimov jeden alebo druhý usmerňovací obvod. Výhodne má generátor prídavný spínač umožňujúci výber požadovaného prevádzkového režimu (mostové pripojenie).
Obrázok 4 zobrazuje schematický elektrický diagram elektrického generátora s jedným z mostíkových usmerňovacích obvodov. Každý z elektromagnetov I-VI je pripojený k samostatnému mostíku 15, ktoré sú zase zapojené paralelne. Spoločné zbernice sú pripojené k zápornému výstupu 12 generátora alebo k kladnému výstupu 13.
Obrázok 5 znázorňuje elektrickú schému so sériovým zapojením všetkých mostíkov.
6 je schéma zmiešaného zapojenia. Mostíky usmerňujúce prúd z elektromagnetov: I a II; III a IV; V a VI sú zapojené v pároch do série. A páry sú zas prepojené paralelne cez spoločné zbernice.
Obr. 7 je schematický diagram elektrického generátora, v ktorom samostatný mostík usmerňuje prúd z dvojice diametrálne opačných elektromagnetov. Pre každý pár diametrálne opačných elektromagnetov sú vodiče rovnakého mena (v tomto prípade "B") navzájom elektricky spojené a zvyšné vodiče sú spojené s usmerňovacím mostíkom 15. Celkový počet mostíkov sa rovná m / 2. Mosty môžu byť zapojené paralelne a/alebo sériovo medzi sebou. Obr. 7 ukazuje paralelné spojenie mostíkov.
V závislosti od vlastností činnosti generátora môže byť rotor umiestnený tak na vonkajšej strane statora, ako aj vo vnútri statora. Obrázok 8 znázorňuje schému elektrického generátora s vonkajším rotorom (10 elektromagnetov; 36 = 18 + 18 permanentných magnetov (k = 2)). Konštrukcia a princíp činnosti takéhoto elektrického generátora sú podobné tým, ktoré sú opísané vyššie.
Elektrický generátor vyrobený v súlade s týmto vynálezom môže obsahovať niekoľko sekcií A, B a C (obr. 9). Počet takýchto sekcií závisí od výkonu mechanického zdroja energie (hnacieho motora) a požadovaných parametrov generátora. Každá zo sekcií zodpovedá jednému z vyššie opísaných návrhov. Elektrický generátor môže obsahovať identické sekcie a sekcie, ktoré sa navzájom líšia počtom permanentných magnetov a/alebo elektromagnetov alebo usmerňovacím obvodom.
Výhodne sú identické úseky navzájom mimo fázy. To sa dá dosiahnuť napríklad počiatočným posunutím rotora v susedných úsekoch a uhlovým posunutím statorových elektromagnetov v susedných úsekoch voči sebe navzájom.
Príklady implementácie:
Príklad 1. Podľa tohto vynálezu bol vyrobený elektrický generátor na napájanie elektrických spotrebičov s napätím do 36 V.-V. Stator nesie 8 párov elektromagnetov, z ktorých každý má dve cievky obsahujúce 100 závitov PETV drôtu s priemerom 0,9 mm. Schéma zapojenia - mostík, so zapojením rovnakých svoriek diametrálne opačných elektromagnetov (obr. 7).
vonkajší priemer - 167 mm;
výstupné napätie - 36 V;
maximálny prúd - 43 A;
výkon - 1,5 kW.
Príklad 2. V súlade s týmto vynálezom bol vyrobený elektrický generátor na dobíjanie zdrojov energie (pár 24 V batérií) pre mestské elektrické vozidlá. Elektrický generátor je vyrobený s otočným vnútorným rotorom, na ktorom je 28 permanentných magnetov (14 v každom rade, k = 1) vyrobených zo zliatiny Fe-Nd-B. Stator nesie 6 párov elektromagnetov, z ktorých každý má dve cievky obsahujúce 150 závitov, navinutých PETV drôtom s priemerom 1,0 mm. Spínací obvod je celovlnný so stredným bodom (obr. 3).
Generátor má nasledujúce parametre:
vonkajší priemer - 177 mm;
výstupné napätie - 31 V (na nabíjanie 24 V akumulátora);
maximálny prúd - 35A,
maximálny výkon - 1,1 kW.
Okrem toho generátor obsahuje automatický regulátor napätia 29,2 V.
NÁROK
1. Elektrický generátor obsahujúci aspoň jednu kruhovú sekciu vrátane rotora s kruhovým magnetickým obvodom, na ktorom je pripevnený párny počet permanentných magnetov s rovnakým rozstupom, ktoré tvoria dva rovnobežné rady pólov s pozdĺžne a priečne sa striedajúcou polaritou, stator nesúci párny počet elektromagnetov v tvare podkovy umiestnených v pároch oproti sebe, zariadenie na usmerňovanie elektrického prúdu, kde každý z elektromagnetov má dve cievky so sériovo opačným smerom vinutia, pričom každá z cievok elektromagnetov sa nachádza nad jedným z rovnobežných radov pólov rotora a počet pólov v jednom rade rovný n vyhovuje pomeru
n = 10 + 4k, kde k je celé číslo s hodnotami 0, 1, 2, 3 atď.
2. Elektrický generátor podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že počet statorových elektromagnetov m vyhovuje pomeru mn-2.
3. Elektrický generátor podľa nároku 1, v y z n a č u j ú c i s a t ý m, že zariadenie na usmerňovanie elektrického prúdu obsahuje diódy pripojené k aspoň jednej zo svoriek vinutia elektromagnetu.
4. Elektrický generátor podľa nároku 3, v y z n a č u j ú c i s a t ý m, že diódy sú zapojené v plnovlnnom stredovom obvode.
5. Elektrický generátor podľa nároku 3, vyznačujúci sa tým, že diódy sú zapojené do mostíkového obvodu.
6. Elektrický generátor podľa nároku 5, v y z n a č u j ú c i s a t ý m, že počet mostíkov je rovný m a sú navzájom zapojené sériovo alebo paralelne alebo sériovo-paralelne.
7. Elektrický generátor podľa nároku 5, v y z n a č u j ú c i s a t ý m, že počet mostíkov je rovný m/2 a jeden z výstupov rovnakého mena každej dvojice diametrálne protiľahlých elektromagnetov je spojený navzájom, zatiaľ čo ostatné sú spojené s jedným. Most.
8. Elektrický generátor podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 7, vyznačujúci sa tým, že rotor je umiestnený na vonkajšej strane statora.
9. Elektrický generátor podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 7, vyznačujúci sa tým, že rotor je umiestnený vo vnútri statora.
10. Elektrický generátor podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že obsahuje aspoň dve rovnaké časti.
11. Elektrický generátor podľa nároku 10, vyznačujúci sa tým, že aspoň dva úseky sú navzájom mimo fázu.
12. Elektrický generátor podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 11, vyznačujúci sa tým, že obsahuje aspoň dve sekcie, ktoré sa líšia počtom elektromagnetov.
13. Generátor podľa niektorého z nárokov 1 až 12, vyznačujúci sa tým, že ďalej obsahuje jednotku regulátora napätia.
Vynález sa týka oblasti elektrotechniky a elektrotechniky, najmä synchrónnych generátorov s budením z permanentných magnetov. Technickým výsledkom je rozšírenie prevádzkových parametrov synchrónneho generátora o možnosť regulácie jeho činného výkonu a výstupného napätia striedavého prúdu, ako aj o možnosť jeho využitia ako zdroja zváracieho prúdu pri prenášaní. zváranie elektrickým oblúkom v rôznych režimoch. Synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov obsahuje jednotku nosiča statora s nosnými ložiskami (1, 2, 3, 4), na ktorej je po obvode s pólovými výstupkami osadená skupina prstencových magnetických obvodov (5), vybavená elektrickými cievkami. (6) s viacfázovými vinutiami kotvy (7) a (8) statora, uloženými na nosnom hriadeli (9) s možnosťou otáčania v nosných ložiskách (1, 2, 3, 4) okolo ložiskovej jednotky statora a skupina prstencových rotorov (10) s prstencovými rotormi namontovanými na vnútorných bočných stenách magnetickými vložkami (11) so striedajúcimi sa v obvodovom smere magnetickými pólmi párov p, prekrývajúce pólové výstupky elektrickými cievkami (6) vinutia kotvy (7). 8) prstencového magnetického obvodu statora. Nosič statora je vyrobený zo skupiny identických modulov. Moduly statorovej ložiskovej jednotky sú inštalované s možnosťou ich vzájomného otáčania okolo osi, s borovicou s nosným hriadeľom (9) a sú vybavené kinematicky pripojeným pohonom pre ich uhlové otáčanie voči sebe. ostatné a podobné fázy kotevných vinutí uvedených modulov sú vzájomne prepojené a tvoria spoločné fázy vinutia kotvy statora. 5 str. f-ly, 3 dwg.
Výkresy pre RF patent 2273942
Vynález sa týka oblasti elektrotechniky, najmä synchrónnych generátorov s budením z permanentných magnetov a je možné ho použiť v autonómnych zdrojoch energie na autách, lodiach, ako aj v autonómnych napájacích zdrojoch pre spotrebiteľov so striedavým prúdom štandardných priemyselných frekvencie a zvýšenej frekvencie a v autonómnych elektrárňach ako zdroj zváracieho prúdu pre zváranie elektrickým oblúkom v teréne.
Známy synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov, obsahujúci zostavu ložísk statora s nosnými ložiskami, na ktorej je namontovaný prstencový magnetický obvod s pólovými výstupkami po obvode, vybavený elektrickými cievkami, na ktorých je umiestnené kotviace vinutie statora, a na nosnom hriadeli upevnený aj s možnosťou otáčania v spomínaných nosných ložiskách rotor s permanentnými budiacimi magnetmi (pozri napr. A.I. Voldek, „Elektrické stroje“, vydavateľstvo Energiya, pobočka Leningrad, 1974, s. 794).
Nevýhodou známeho synchrónneho generátora je značná spotreba kovu a veľké rozmery v dôsledku značnej spotreby kovu a rozmerov masívneho valcového rotora vyrobeného s permanentnými budiacimi magnetmi z tvrdých magnetických zliatin (ako Alni, Alnico, Magnico atď.).
Známy je aj synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov, obsahujúci statorovú ložiskovú zostavu s nosnými ložiskami, na ktorej je po obvode uložený prstencový magnetický obvod s pólovými výstupkami, vybavený na nich umiestnenými elektrickými cievkami s kotviacim vinutím stator, prstencový rotor uložený s možnosťou otáčania okolo prstencového magnetického obvodu statora s prstencovou magnetickou vložkou uloženou na vnútornej bočnej stene s magnetickými pólmi striedajúcimi sa v obvodovom smere, prekrývajúcou pólové výstupky elektrickými cievkami vinutia kotvy. uvedeného prstencového magnetického obvodu statora (pozri napr. RF patent č. 2141716, trieda N 02 K 21/12 podľa prihlášky č. 4831043/09 zo dňa 02.03.1988).
Nevýhodou známeho synchrónneho generátora s budením z permanentných magnetov sú úzke prevádzkové parametre v dôsledku nemožnosti regulácie činného výkonu synchrónneho generátora, keďže pri konštrukcii tohto synchrónneho tlmivého generátora nie je možné promptne meniť hodnotu celkový magnetický tok vytvorený jednotlivými permanentnými magnetmi uvedenej prstencovej magnetickej vložky.
Najbližším analógom (prototypom) je synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov, obsahujúci statorovú nosnú jednotku s nosnými ložiskami, na ktorej je po obvode uložený prstencový magnetický obvod s pólovými výstupkami, vybavený na nich umiestnenými elektrickými cievkami s viacfázovým vinutie kotvy statora, uložené na nosnom hriadeli s možnosťou otáčania v uvedených nosných ložiskách okolo prstencového magnetického obvodu statora, prstencový rotor s prstencovou magnetickou vložkou uložený na vnútornej bočnej stene so striedavými magnetickými pólmi párov p v obvodovom smere prekrývajúce pólové výstupky elektrickými cievkami vinutia kotvy uvedeného prstencového magnetického obvodu statora (pozri patent RF č. 2069441, trieda N 02 K 21/22 prihláškou č. 4894702/07 zo dňa 01.06. 1990).
Nevýhodou známeho synchrónneho generátora s budením z permanentných magnetov sú tiež úzke prevádzkové parametre v dôsledku jednak chýbajúcej možnosti riadenia činného výkonu synchrónneho indukčného generátora, ako aj chýbajúcej možnosti regulácie hodnoty výstupného striedavého prúdu. napätia, čo sťažuje jeho použitie ako zdroja zváracieho prúdu pri zváraní elektrickým oblúkom (v konštrukcii známeho synchrónneho generátora nie je možnosť promptne meniť hodnotu celkového magnetického toku jednotlivých permanentných magnetov, ktoré tvoria tzv. prstencová magnetická vložka medzi sebou).
Cieľom tohto vynálezu je rozšírenie prevádzkových parametrov synchrónneho generátora poskytnutím možnosti regulácie jeho činného výkonu a schopnosti regulovať striedavé napätie, ako aj poskytnutím možnosti jeho využitia ako zdroja zváracieho prúdu pri vykonávanie zvárania elektrickým oblúkom v rôznych režimoch.
Tento cieľ je dosiahnutý tým, že synchrónny generátor s budením permanentným magnetom, obsahujúci jednotku nosiča statora s nosnými ložiskami, na ktorej je po obvode uložený prstencový magnetický obvod s pólovými výstupkami, vybavený elektrickými cievkami umiestnenými na nich s viacfázovým vinutie kotvy statora, uložené na nosnom hriadeli s možnosťou otáčania v uvedených nosných ložiskách okolo prstencového magnetického obvodu statora prstencový rotor s prstencovou magnetickou vložkou uložený na vnútornej bočnej stene s magnetickými pólmi párov p striedajúcich sa v obvodový smer, pokrývajúci pólové výstupky s elektrickými cievkami vinutia kotvy uvedeného prstencového magnetického obvodu statora, v ňom je ložisková jednotka stator tvorená skupinou identických modulov s naznačeným prstencovým magnetickým obvodom a prstencovým rotorom namontované na jednom nosnom hriadeli s možnosťou ich vzájomného otáčania okolo osi koaxiálnej s nosným hriadeľom a Abzheny sú s nimi kinematicky spojené pohonom ich uhlovej rotácie voči sebe navzájom a fázy s rovnakým názvom vinutia kotvy v moduloch zostavy ložísk statora sú vzájomne prepojené a tvoria spoločné fázy vinutia kotvy statora.
Ďalším rozdielom navrhovaného synchrónneho generátora s budením z permanentných magnetov je to, že rovnomenné magnetické póly prstencových magnetických vložiek prstencových rotorov v susedných moduloch statorovej ložiskovej jednotky sú umiestnené kongruentne k sebe v rovnakých radiálnych rovinách. a konce fáz vinutia kotvy v jednom module ložiskovej jednotky statora sú spojené so začiatkami rovnako pomenovaných fáz vinutia kotvy v inom susednom module zostavy ložísk statora, tvoriace vo vzájomnom spojení spoločné fázy vinutia kotvy statora.
Okrem toho každý z modulov zostavy ložísk statora obsahuje prstencovú objímku s vonkajšou prítlačnou prírubou a misku so stredovým otvorom na konci a prstencový rotor v každom z modulov zostavy podpornej statora obsahuje prstencový plášť. s vnútornou prítlačnou prírubou, v ktorej je nainštalovaná uvedená zodpovedajúca prstencová magnetická vložka, pričom uvedené prstencové puzdrá modulov zostavy ložísk statora sú spojené s ich vnútornou valcovou bočnou stenou s jedným z uvedených podporných ložísk, z ktorých ostatné sú spojené s steny stredových otvorov na koncoch príslušných skiel, prstencové plášte prstencového rotora sú pevne spojené s nosným hriadeľom pomocou upevňovacích jednotiek a prstencový magnetický obvod je namontovaný v príslušnom module zostavy ložísk statora na špecifikovanom prstencovom puzdre, pevne pripevnenom svojou vonkajšou prítlačnou prírubou k bočnej valcovej stene skla a tvoriacim spolu s ňou prstencovú dutinu, v ktorej je zariadenie umiestnené zodpovedajúci prstencový magnetický obvod s elektrickými cievkami príslušného vinutia kotvy statora. Ďalším rozdielom navrhovaného synchrónneho generátora s budením z permanentných magnetov je, že každá z upevňovacích zostáv spájajúcich prstencový plášť prstencového rotora s nosným hriadeľom obsahuje náboj namontovaný na nosnom hriadeli s prírubou pevne pripevnenou k vnútornej prítlačnej prírube. zodpovedajúceho prstencového plášťa.
Ďalší rozdiel navrhovaného synchrónneho generátora s budením z permanentných magnetov spočíva v tom, že pohon na uhlové otáčanie modulov jednotky nosiča statora voči sebe je namontovaný pomocou nosnej jednotky na moduly jednotky nosiča statora.
Okrem toho je pohon pre uhlovú reverzáciu modulov jednotky nosiča statora voči sebe vyrobený vo forme skrutkového mechanizmu s vodiacou skrutkou a maticou a nosná jednotka pre pohon pre uhlovú reverzáciu sekcií. jednotka statorového nosiča obsahuje oporný výstupok pripevnený na jednom z uvedených skiel a nosnú tyč na druhom skle, pričom vodiaca skrutka je na jednom konci otočne spojená dvojstupňovým závesom prostredníctvom osi rovnobežnej s os uvedeného nosného hriadeľa, pričom špecifikovaná nosná tyč je vyrobená s vodiacou štrbinou umiestnenou pozdĺž kruhového oblúka a matica skrutkového mechanizmu je otočne spojená jedným koncom s uvedeným očkom, vyrobeným na druhom konci s driek prešiel cez vodiacu štrbinu v nosnej tyči a je vybavený blokovacím prvkom.
Podstata vynálezu je znázornená na výkresoch.
Obrázok 1 zobrazuje celkový pohľad na navrhovaný synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov v pozdĺžnom reze;
Obrázok 2 je pohľad A z obrázku 1;
Obrázok 3 zobrazuje schematický diagram magnetického budiaceho obvodu synchrónneho generátora v uskutočnení s trojfázovými elektrickými obvodmi vinutia kotvy statora v počiatočnej počiatočnej polohe (bez uhlového posunu zodpovedajúcich fáz rovnakého mena v moduloch zostava ložísk statora) pre počet pólových párov statora p = 8;
Na obr.4 - to isté, s fázami trojfázových elektrických obvodov vinutia kotvy statora, rozmiestnených voči sebe navzájom v uhlovej polohe pod uhlom rovnajúcim sa 360 / 2p stupňom;
Obrázok 5 znázorňuje variant elektrický obvod spojenia vinutí kotvy statora synchrónneho generátora s hviezdicovým zapojením fáz generátora a sériovým zapojením fáz rovnakého mena v spoločných fázach nimi tvorených;
Obrázok 6 zobrazuje inú verziu elektrickej schémy zapojenia vinutí kotvy statora synchrónneho generátora s trojuholníkovým zapojením fáz generátora a sériovým zapojením rovnakých fáz v nimi tvorených spoločných fázach;
Obrázok 7 ukazuje schematický vektorový diagram zmeny veľkosti fázových napätí synchrónneho generátora počas uhlového natočenia zodpovedajúcich fáz s rovnakým názvom vinutia kotvy statora (resp. modulov ložiskovej jednotky statora) o zodpovedajúci uhol a keď sú tieto fázy spojené podľa schémy "hviezda";
Na obr.8 - to isté, pri pripájaní fáz vinutia kotvy statora podľa schémy "trojuholníka";
Na obrázku 9 je znázornená schéma s grafom závislosti výstupného sieťového napätia synchrónneho generátora na geometrickom uhle natočenia rovnakých fáz vinutí kotvy statora so zodpovedajúcim elektrickým uhlom natočenia vektora napätia v fáza na pripojenie fáz podľa schémy "hviezda";
Obrázok 10 znázorňuje diagram s grafom závislosti výstupného sieťového napätia synchrónneho generátora na geometrickom uhle natočenia rovnakých fáz vinutí kotvy statora so zodpovedajúcim elektrickým uhlom natočenia vektora napätia v fáza na pripojenie fáz podľa schémy "trojuholníka".
Synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov obsahuje statorovú ložiskovú jednotku s nosnými ložiskami 1, 2, 3, 4, na ktorej je namontovaná skupina identických prstencových magnetických obvodov 5 (napríklad vo forme monolitických kotúčov z práškového kompozitu mäkký magnetický materiál) s pólovými výstupkami po obvode, vybavené na nich umiestnenými elektrickými cievkami 6 s viacfázovými (napríklad trojfázovými a v všeobecný prípad m-fáza) vinutia kotvy 7, 8 statora, uložené na nosnom hriadeli 9 s možnosťou otáčania v spomínaných nosných ložiskách 1, 2, 3, 4 okolo ložiskovej jednotky statora skupinu identických prstencových rotorov 10, s prstencové magnetické vložky namontované na vnútorných bočných stenách 11 (napríklad vo forme monolitických magnetických prstencov vyrobených z práškového magnetoanizotropného materiálu) so striedajúcimi sa v obvodovom smere magnetickými pólmi p-párov (v tomto uskutočnení generátora je počet párov p magnetických pólov je 8), prekrytie pólových výstupkov elektrickými cievkami 6 vinutia kotvy 7, 8 špecifikovaných prstencových magnetických obvodov 5 statora. Zostava statorového ložiska je vyrobená zo skupiny identických modulov, z ktorých každý obsahuje prstencové puzdro 12 s vonkajšou prítlačnou prírubou 13 a sklo 14 so stredovým otvorom "a" na konci 15 a s bočnou valcovou stenou 16. Každý z prstencových rotorov 10 obsahuje prstencový plášť 17c vnútornej prítlačnej príruby 18. Prstencové puzdrá 12 modulov statorovej ložiskovej jednotky sú svojou vnútornou valcovou bočnou stenou spojené s jedným z uvedených podporných ložísk (s opornými ložiskami 1, 3), z ktorých ostatné (podporné ložiská 2, 4) sú spojené so stenami stredových otvorov "a" na koncoch 15 uvedených príslušných skiel 14. Prstencové plášte 17 prstencových rotorov 10 sú pevne spojené s nosným hriadeľom 9 pomocou upevňovacích zostáv a každý z prstencových magnetických obvodov 5 v príslušnom module statorovej ložiskovej jednotky je namontovaný na špecifikovanom prstencovom puzdre 12 pevne pripevnenom svojou vonkajšou prítlačnou prírubou 13 k bočnej valcovej stene 16 skla 14 a formovanie d spolu s poslednou prstencovou dutinou "b", v ktorej je umiestnený špecifikovaný zodpovedajúci prstencový magnetický obvod 5 s elektrickými cievkami 6 príslušného vinutia kotvy (vinutia kotvy 7, 8) statora. Moduly zostavy statorových ložísk (prstencové puzdrá 12 s miskami 14 tvoriacimi tieto moduly) sú inštalované s možnosťou ich vzájomného otáčania okolo osi súosovej s nosným hriadeľom 9 a sú vybavené kinematicky pripojeným pohonom. pre ich uhlové natočenie voči sebe, namontované pomocou podpernej zostavy na moduloch nosiča statora. Každý z upevňovacích prvkov spájajúcich prstencový plášť 17 príslušného prstencového rotora 10 s nosným hriadeľom 9 obsahuje náboj 19 namontovaný na nosnom hriadeli 9 s prírubou 20 pevne pripevnenou k vnútornej prítlačnej prírube 18 zodpovedajúceho prstencového plášťa 17. Pohon na uhlové prevrátenie modulov jednotky nosiča statora voči sebe v znázornenom konkrétnom uskutočnení je vytvorený vo forme skrutkového mechanizmu s vodiacou skrutkou 21 a maticou 22 a nosná jednotka pre pohon pre uhlové prevrátenie sekcií jednotky statorového nosiča obsahuje oporný výstupok 23 pripevnený na jednom z uvedených skiel 14 a na druhom skle 14 nosnú tyč 24. Vodiaca skrutka 21 je otočne spojená dvojstupňovým závesom (a záves s dvoma stupňami voľnosti) jedným koncom "b" pomocou osi 25 rovnobežnej s osou 0-01 uvedeného nosného hriadeľa 9 s uvedenou nosnou tyčou 24 umiestnenou pozdĺž oblúka kruhu s vodiacou štrbinou " g" a matica 22 skrutkového mechanizmu je na jednom konci otočne spojená s uvedeným nosným výstupkom 23, na druhom konci je vyrobená s driekom 26, ktorý prechádza cez vodiacu štrbinu "g" v nosnej tyči 24 a je vybavené blokovacím prvkom 27 (poistná matica). Na konci matice 22, otočne pripojenej k opornému výstupku 23, je nainštalovaný prídavný blokovací prvok 28 (dodatočná blokovacia matica). Nosný hriadeľ 9 je vybavený ventilátormi 29 a 30 na chladenie vinutí kotvy 7, 8 statora, z ktorých jeden (29) je umiestnený na jednom z koncov nosného hriadeľa 9 a druhý (30) je umiestnený medzi sekciami statorovej ložiskovej jednotky a je namontovaný na nosnom hriadeli 9. Prstencové puzdrá 12 sekcií zostavy statorových ložísk sú vyrobené s vetracími otvormi "d" na vonkajších prítlačných prírubách 13 pre prechod prúdu vzduchu do zodpovedajúceho prstencového dutiny "b" tvorené prstencovými puzdrami 12 a sklami 14, a tým na chladenie kotevných vinutí 7 a 8 umiestnených v elektrických cievkach 6 na pólových výbežkoch prstencových magnetických obvodov 5. Na konci nosného hriadeľa 9, na ktorom je umiestnený ventilátor 29, je namontovaná klinová remenica 31 na pohon prstencových rotorov 10 synchrónneho generátora do rotácie. Ventilátor 29 je pripevnený priamo ku kladke 31 prevodovky s klinovým remeňom. Na druhom konci vodiacej skrutky 21 skrutkového mechanizmu je rukoväť 32 na ručné ovládanie skrutkového mechanizmu pohonu na uhlové otáčanie modulov jednotky nosiča statora voči sebe navzájom. Fázy s rovnakým názvom (A1, B1, C1 a A2, B2, C2) vinutia kotvy v kruhových magnetických obvodoch 5 modulov statorovej ložiskovej jednotky je prepojených, tvoriacich spoločné fázy generátora (zapojenie rovnakých fáz vo všeobecnosti sériové aj paralelné, ako aj zložené ). Magnetické póly s rovnakým názvom ("sever" a teda "juh") prstencových magnetických vložiek 11 prstencových rotorov 10 v susedných moduloch zostavy ložísk statora sú umiestnené navzájom zhodne v rovnakých radiálnych rovinách. . V prezentovanom uskutočnení sú konce fáz (A1, B1, C1) vinutia kotvy (vinutie 7) v kruhovom magnetickom obvode 5 jedného modulu zostavy ložísk statora spojené so začiatkami fáz toho istého. názov (A2, B2, C2) vinutia kotvy (vinutie 8) v priľahlom inom module nesúcom statorovú zostavu, tvoriace v sériovom spojení navzájom spoločné fázy vinutia kotvy statora.
Synchrónny generátor s budením permanentným magnetom funguje nasledovne.
Od pohonu (napríklad od spaľovacieho motora, hlavne dieselového motora, na výkrese neznázorneného) cez klinovú remenicu 31 sa rotačný pohyb prenáša na nosný hriadeľ 9 s prstencovými rotormi 10. Keď prstencové rotory 10 (prstencové plášte 17) s prstencovými magnetickými vložkami 11 sa otáčajú (napríklad monolitické magnetické krúžky vyrobené z práškového magnetoanizotropného materiálu) vytvárajú rotujúce magnetické toky, ktoré prenikajú vzduchovou prstencovou medzerou medzi prstencovými magnetickými vložkami 11 a prstencovými magnetickými obvodmi 5 (napr. napríklad monolitické disky vyrobené z práškového kompozitného magneticky mäkkého materiálu) modulov statorových ložiskových jednotiek, ako aj prenikajúce výčnelky radiálnych pólov (bežne nie sú znázornené na výkrese) prstencových magnetických obvodov 5. Keď sa prstencové rotory 10 otáčajú, striedavý prechod "severných" a "južných" striedavých magnetických pólov prstencových magnetických vložiek 11 cez radiálne pólové výstupky prstenca magnetické jadrá 5 modulov zostavy ložísk statora, spôsobujúce pulzácie rotujúceho magnetického toku ako vo veľkosti, tak aj v smere v priemetoch radiálnych pólov uvedených prstencových magnetických jadier 5. V tomto prípade premenné elektromotorické sily (EMF) so vzájomným fázovým posunom sú indukované vo vinutiach kotvy 7 a 8 statora v každom z m-fázových vinutí kotvy 7 a 8 pod uhlom rovnajúcim sa 360 / m elektrických stupňov a pre prezentované trojfázové vinutia kotvy 7 a 8 vo svojich fázach (A1, B1, C1 a A2, B2, C2) sínusová premenlivá elektromotorická sila (EMF) s fázovým posunom medzi sebou pod uhlom 120 stupňov a s frekvenciou rovnou súčinu počtu párov (p) magnetických pólov v prstencovej magnetickej vložke 11 rýchlosťou otáčania prstencových rotorov 10 (pre počet párov magnetických pólov p = 8 sa premenné EMF indukuje prevažne so zvýšenou frekvenciou, napr. s frekvenciou 400 Hz). Striedavý prúd (napríklad trojfázový alebo vo všeobecnosti m-fázový), pretekajúci spoločným vinutím kotvy statora vytvoreným vyššie uvedeným spojením rovnakých fáz (A1, B1, C1 a A2, B2, C2) vinutí kotvy 7 a 8 v susedných prstencových magnetických obvodoch 5, je privádzaný do výstupných elektrických napájacích konektorov (na výkrese neznázornených) na pripojenie prijímačov striedavého prúdu (napríklad na pripojenie elektromotorov, elektrického náradia, elektrických čerpadiel , vykurovacie zariadenia, ako aj na pripojenie elektrického zváracieho zariadenia atď.) ). V prezentovanej verzii synchrónneho generátora je výstupné fázové napätie (Uph) v spoločnom vinutí kotvy statora (vytvorené zodpovedajúcim vyššie uvedeným spojením rovnakých fáz vinutí kotvy 7 a 8 v kruhových magnetických obvodoch 5) v počiatočná počiatočná poloha modulov statorovej nosnej jednotky (bez vzájomného uhlového posunutia) voči sebe navzájom týchto modulov statorovej nosnej jednotky, a teda bez uhlového vzájomného uhlového posunutia prstencových magnetických obvodov 5 s pólom výstupkov po obvode) sa rovná súčtu modulo jednotlivých fázových napätí (Uph1 a Uph2) vo vinutiach kotvy 7 a 8 prstencových magnetických obvodov modulov nosiča statora (vo všeobecnom prípade celkové výstupné fázové napätie Uf generátora sa rovná geometrickému súčtu vektorov napätia v jednotlivých rovnomenných fázach A1, B1, C1 a A2, B2, C2 vinutí kotvy 7 a 8, pozri obr. 7 a 8 s diagramami napätia) . Ak je potrebné zmeniť (znížiť) hodnotu výstupného fázového napätia Uph (a podľa toho aj výstupného sieťového napätia U l) prezentovaného synchrónneho generátora na napájanie určitých prijímačov elektriny so zníženým napätím (napríklad pre elektrický oblúk zváranie striedavým prúdom v určitých režimoch), uhlové obrátenie jednotlivých modulov nosnej jednotky sa vykonáva statorom voči sebe pod určitým uhlom (nastaveným alebo kalibrovaným). V tomto prípade sa odblokuje blokovací prvok 27 matice 22 skrutkového mechanizmu pohonu na uhlové prevrátenie modulov zostavy ložiska statora a pomocou rukoväte 32 sa vodiaca skrutka 21 skrutkového mechanizmu zasunie do rotácia, v dôsledku ktorej dochádza k uhlovému pohybu matice 22 po kruhovom oblúku v štrbine "g" nosnej tyče 24 a obráteniu pod daným uhlom jedného z modulov statorovej ložiskovej jednotky vzhľadom na k druhému modulu tejto statorovej ložiskovej jednotky okolo osi O-01 nosného hriadeľa 9 (v predloženom vyhotovení synchrónneho induktorového generátora sa otáča modul statorovej ložiskovej jednotky, na ktorej je namontovaný nosný výstupok 23, zatiaľ čo ďalší modul statorovej ložiskovej jednotky s opornou tyčou 24 s štrbinou "g" je v stacionárnej polohe, t. Keď sa moduly jednotky nosiča statora (prstencové puzdrá 12 so sklami 14) uhlovo otáčajú okolo osi 0-01 nosného hriadeľa 9, prstencové magnetické obvody 5 s pólovými výstupkami po obvode sa tiež otáčajú pod vopred určeným uhlom, pretože výsledkom čoho je tiež uskutočnená reverzácia pod daným vzájomným uhlom okolo osi 0-01 nosného hriadeľa 9 samotných pólových výbežkov (na výkrese neznázornené) s elektrickými cievkami 6 viacfázovými (v tomto puzdro, trojfázové) vinutia kotvy statora 7 a 8 v kruhových magnetických obvodoch. Keď sa pólové výstupky kruhových magnetických obvodov 5 navzájom pootočia pod daným uhlom v rozsahu 360 / 2p stupňov, dôjde k proporcionálnej rotácii vektorov fázového napätia vo vinutí kotvy mobilného modulu statorovej ložiskovej jednotky (v v tomto prípade dôjde k rotácii vektorov fázového napätia Uph2 vo vinutí kotvy 7 modulu ložiskovej jednotky.stator, ktorý má schopnosť otáčať sa uhlovo) v presne definovanom uhle v rozsahu 0-180 elektrických stupňov (pozri obr. 7 a obr. 8), čo vedie k zmene výsledného výstupného fázového napätia Uph synchrónneho generátora v závislosti od elektrického uhla natočenia vektorov fázového napätia Uph2 vo fázach A2, B2, C2 jedného vinutia kotvy statora 7 voči fázovému napätiu vektory Uf1 vo fázach A1, B1, C1 iného vinutia kotvy statora 8 (táto závislosť má vypočítaný charakter, vypočítaný riešením šikmých trojuholníkov a je určený nasledujúcim výrazom:
Rozsah regulácie výstupného výsledného fázového napätia Uph prezentovaného synchrónneho generátora pre prípad, keď Uph1 = Uph2 sa bude meniť od 2Uph1 do 0, a pre prípad, keď Uph2 Realizácia jednotky nosiča statora zo skupiny identických modulov s naznačeným prstencovým magnetickým obvodom 5 a prstencovým rotorom 10, uložených na jednom nosnom hriadeli 9, ako aj inštalácia modulov jednotky nosiča statora s možnosťou ich otáčania voči sebe. navzájom okolo osi koaxiálnej s nosným hriadeľom 9, napájanie modulov statorovej ložiskovej jednotky kinematicky spojeným pohonom ich uhlového natočenia voči sebe a prepojenie rovnakých fáz vinutí kotvy 7 a 8 v moduloch statorovej ložiskovej jednotky s tvorbou spoločných fáz statorového činného výkonu, ako aj zabezpečením možnosti regulácie výstupného napätia striedavého prúdu, ako aj zabezpečením možnosti jeho použitia ako zdroja zváracieho prúdu pri vykonávaní zváranie elektrickým oblúkom v rôznych režimoch (poskytnutím možnosti nastavenia hodnoty napätie fázového posunu v rovnakých fázach Al, B1, C1 a A2, B2, C2 a vo všeobecnosti vo fázach Ai, Bi, Ci vinutia kotvy statora v navrhovanom synchrónnom generátore). Navrhnutý synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov je možné s vhodným spínaním vinutia kotvy statora použiť na napájanie širokej škály prijímačov striedavého viacfázového elektrického prúdu s rôznymi parametrami napájacieho napätia. Okrem toho dodatočné usporiadanie magnetických pólov s rovnakým názvom („sever“ a teda „juh“) prstencových magnetických vložiek 11 v susedných prstencových rotoroch 10 sú navzájom zhodné v rovnakých radiálnych rovinách, ako aj ako spojenie koncov fáz Al, B1, C1 vinutia kotvy 7 v prstencovom magnetickom obvode 5 jedného modulu statorovej ložiskovej jednotky so začiatkom rovnakých fáz A2, B2, C2 vinutia kotvy 8 v susednom module ložiskovej jednotky statora (sériové prepojenie rovnakých fáz vinutia kotvy statora medzi sebou) umožňujú zabezpečiť plynulú a efektívnu reguláciu výstupného napätia synchrónneho generátora od maximálnej hodnoty (2U f1). a vo všeobecnom prípade pre počet n sekcií statorovej ložiskovej jednotky nU f1) až 0, ktoré môžu byť tiež použité na napájanie špeciálnych elektrických strojov a zariadení. 1. Synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov, obsahujúci statorovú ložiskovú jednotku s nosnými ložiskami, na ktorej je namontovaný prstencový magnetický obvod s pólovými výstupkami po obvode, vybavený na nich umiestnenými elektrickými cievkami s viacfázovým vinutím kotvy statora. , uložený na nosnom hriadeli s možnosťou otáčania v spomínaných nosných ložiskách okolo magnetického obvodu prstencového statora prstencový rotor s prstencovou magnetickou vložkou uložený na vnútornej bočnej stene s magnetickými pólmi párov p striedajúcimi sa v obvodovom smere, zakrývajúci pólové výstupky s elektrickými cievkami vinutia kotvy uvedeného prstencového magnetického obvodu statora, vyznačujúce sa tým, že zostava ložísk statora je vyrobená zo skupiny identických modulov s uvedeným prstencovým magnetickým obvodom a prstencovým rotorom, uložených na jednom nosnom hriadeli, pričom moduly zostavy ložísk statora sú inštalované s možnosťou ich vzájomného otáčania okolo osi a koaxiálne s nosným hriadeľom a vybavené kinematicky pripojeným pohonom na ich uhlové otáčanie voči sebe navzájom, a podobné fázy vinutí kotvy v moduloch zostavy ložísk statora sú vzájomne prepojené a tvoria spoločné fázy kotvy statora vinutie. 2. Synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že rovnomenné magnetické póly prstencových magnetických vložiek prstencových rotorov v susedných moduloch zostavy ložísk statora sú umiestnené navzájom zhodne v rovnaké radiálne roviny a konce fáz vinutia kotvy v jednom module ložiskových statorových jednotiek sú spojené so začiatkom rovnakých fáz vinutia kotvy v inom, susednom module ložiskovej jednotky statora, ktoré tvoria v spojení s navzájom spoločné fázy vinutia kotvy statora. 3. Synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že každý z modulov jednotky nosiča statora obsahuje prstencovú objímku s vonkajšou prítlačnou prírubou a sklo so stredovým otvorom na konci a prstencový rotor v každom z modulov jednotky nosiča statora obsahuje prstencový plášť s vnútornou prítlačnou prírubou, v ktorej je nainštalovaná príslušná prstencová magnetická vložka, pričom uvedené prstencové puzdrá modulov jednotky nosiča statora sú spojené s ich vnútornou valcová bočná stena s jedným z uvedených podporných ložísk, z ktorých ďalšie sú spojené so stenami stredových otvorov na koncoch špecifikovaných zodpovedajúcich skiel, prstencové plášte prstencového rotora sú pevne spojené s nosným hriadeľom pomocou upevnenia zostavy a prstencový magnetický obvod v príslušnom module statorovej ložiskovej jednotky je namontovaný na špecifikovanom prstencovom puzdre pevne pripevnenom svojou vonkajšou prítlačnou prírubou k bočnej valcovej stene zväzku ana a tvoriace spolu s ním prstencovú dutinu, v ktorej je umiestnený špecifikovaný zodpovedajúci prstencový magnetický obvod s elektrickými cievkami zodpovedajúceho vinutia kotvy statora. 4. Synchrónny generátor s budením permanentným magnetom podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 3, vyznačujúci sa tým, že každá z upevňovacích zostáv spájajúcich prstencový plášť prstencového rotora s nosným hriadeľom obsahuje náboj namontovaný na nosnom hriadeli s prírubou. pevne pripevnené k vnútornej prítlačnej prírube zodpovedajúceho prstencového puzdra. 5. Synchrónny generátor s budením permanentným magnetom podľa nároku 4, v y z n a č u j ú c i s a t ý m, že pohon na uhlové otáčanie modulov jednotky nosiča statora voči sebe je namontovaný pomocou nosnej jednotky na moduloch jednotky nosiča statora. . 6. Synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov podľa nároku 5, v y z n a č u j ú c i s a t ý m, že pohon na uhlové otáčanie modulov jednotky statorového nosiča voči sebe je vytvorený ako skrutkový mechanizmus s vodiacou skrutkou a matice a nosná jednotka pohonu na uhlové otáčanie modulov jednotky nosiča statora obsahuje na jednom z uvedených skiel upevnený nosný výstupok a na druhom skle nosnú tyč, pričom vodiaca skrutka je otočne spojená dvojstupňový záves na jednom konci pomocou osi rovnobežnej s osou uvedeného nosného hriadeľa, pričom špecifikovaná nosná tyč je vyrobená s vodiacou drážkou umiestnenou pozdĺž kruhového oblúka a matica skrutkového mechanizmu je otočne spojená na jednom konci s uvedeným výstupkom, je vyrobený na druhom konci s driekom prevlečeným cez vodiacu štrbinu v nosnej tyči a je vybavený blokovacím prvkom. Know-how vývoja, konkrétne tento vynález autora sa týka oblasti elektrotechniky, najmä synchrónnych generátorov s budením z permanentných magnetov, a je možné ho použiť v autonómnych zdrojoch elektriny na autách, lodiach, ale aj v autonómne napájacie zdroje spotrebiteľov so striedavým prúdom ako štandardnou priemyselnou frekvenciou a zvýšenou frekvenciou a v autonómnych elektrárňach ako zdroj zváracieho prúdu pre zváranie elektrickým oblúkom v teréne. Známy synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov, obsahujúci ložiskovú zostavu statora s nosnými ložiskami, na ktorej je po obvode uložený prstencový magnetický obvod s pólovými výstupkami, vybavený na nich umiestnenými elektrickými cievkami s kotviacim vinutím statora a uložený aj na nosnom hriadeli s možnosťou otáčania v spomínaných nosných ložiskách budenia (pozri napr. A. I. Voldek, „Elektrické stroje“, vyd. Energiya, pobočka Leningrad, 1974, s. 794). Nevýhodou známeho synchrónneho generátora je značná spotreba kovu a veľké rozmery v dôsledku značnej spotreby kovu a rozmerov masívneho valcového rotora vyrobeného s permanentnými budiacimi magnetmi z tvrdých magnetických zliatin (ako Alni, Alnico, Magnico atď.). Známy je aj synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov, obsahujúci statorovú ložiskovú zostavu s nosnými ložiskami, na ktorej je po obvode uložený prstencový magnetický obvod s pólovými výstupkami, vybavený na nich umiestnenými elektrickými cievkami s vinutím kotvy. stator, inštalovaný s možnosťou otáčania okolo prstencového magnetického obvodu statora s upevneným na vnútornej bočnej stene s prstencovou magnetickou vložkou so striedaním v obvodovom smere magnetickými pólmi, prekrývajúcimi pólové výstupky elektrickými cievkami vinutia kotvy vinutia vinutia kotvy. uvedený prstencový statorový magnetický obvod (pozri napríklad RF patent č. 2141716, trieda N 02 K 21/12 podľa prihlášky č. 4831043/09 z 3.2.1988). Nevýhodou známeho synchrónneho generátora s budením z permanentných magnetov sú úzke prevádzkové parametre v dôsledku nemožnosti regulácie činného výkonu synchrónneho generátora, keďže pri konštrukcii tohto synchrónneho tlmivého generátora nie je možné promptne meniť hodnotu celkový magnetický tok vytvorený jednotlivými permanentnými magnetmi uvedenej prstencovej magnetickej vložky. Najbližším analógom (prototypom) je synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov, obsahujúci statorovú nosnú jednotku s nosnými ložiskami, na ktorej je po obvode uložený prstencový magnetický obvod s pólovými výstupkami, vybavený na nich umiestnenými elektrickými cievkami s viacfázovým vinutie kotvy statora, uložené na nosnom hriadeli s možnosťou otáčania v uvedených nosných ložiskách okolo prstencového magnetického obvodu statora, prstencový rotor s prstencovou magnetickou vložkou uložený na vnútornej bočnej stene so striedavými magnetickými pólmi párov p v obvodovom smere prekrývajúce pólové výstupky elektrickými cievkami vinutia kotvy uvedeného prstencového magnetického obvodu statora (pozri patent RF č. 2069441, trieda N 02 K 21/22 prihláškou č. 4894702/07 zo dňa 01.06. 1990). Rnrnrn rnrnrn rnrnrn Nevýhodou známeho synchrónneho generátora s budením z permanentných magnetov sú tiež úzke prevádzkové parametre v dôsledku jednak chýbajúcej možnosti riadenia činného výkonu synchrónneho indukčného generátora, ako aj chýbajúcej možnosti regulácie hodnoty výstupného striedavého prúdu. napätia, čo sťažuje jeho použitie ako zdroja zváracieho prúdu pri zváraní elektrickým oblúkom (v konštrukcii známeho synchrónneho generátora nie je možnosť promptne meniť hodnotu celkového magnetického toku jednotlivých permanentných magnetov, ktoré tvoria tzv. prstencová magnetická vložka medzi sebou). Cieľom tohto vynálezu je rozšírenie prevádzkových parametrov synchrónneho generátora poskytnutím možnosti regulácie jeho činného výkonu a schopnosti regulovať striedavé napätie, ako aj poskytnutím možnosti jeho využitia ako zdroja zváracieho prúdu pri vykonávanie zvárania elektrickým oblúkom v rôznych režimoch. Tento cieľ je dosiahnutý tým, že synchrónny generátor s budením permanentným magnetom, obsahujúci jednotku nosiča statora s nosnými ložiskami, na ktorej je po obvode uložený prstencový magnetický obvod s pólovými výstupkami, vybavený elektrickými cievkami umiestnenými na nich s viacfázovým vinutie kotvy statora, uložené na nosnom hriadeli s možnosťou otáčania v uvedených nosných ložiskách okolo prstencového magnetického obvodu statora prstencový rotor s prstencovou magnetickou vložkou uložený na vnútornej bočnej stene s magnetickými pólmi párov p striedajúcich sa v obvodový smer, pokrývajúci pólové výstupky s elektrickými cievkami vinutia kotvy uvedeného prstencového magnetického obvodu statora, v ňom je ložisková jednotka stator tvorená skupinou identických modulov s naznačeným prstencovým magnetickým obvodom a prstencovým rotorom namontované na jednom nosnom hriadeli s možnosťou ich vzájomného otáčania okolo osi koaxiálnej s nosným hriadeľom a Abzheny sú s nimi kinematicky spojené pohonom ich uhlovej rotácie voči sebe navzájom a fázy s rovnakým názvom vinutia kotvy v moduloch zostavy ložísk statora sú vzájomne prepojené a tvoria spoločné fázy vinutia kotvy statora. Ďalším rozdielom navrhovaného synchrónneho generátora s budením z permanentných magnetov je to, že rovnomenné magnetické póly prstencových magnetických vložiek prstencových rotorov v susedných moduloch statorovej ložiskovej jednotky sú umiestnené kongruentne k sebe v rovnakých radiálnych rovinách. a konce fáz vinutia kotvy v jednom module ložiskovej jednotky statora sú spojené so začiatkami rovnako pomenovaných fáz vinutia kotvy v inom susednom module zostavy ložísk statora, tvoriace vo vzájomnom spojení spoločné fázy vinutia kotvy statora. Okrem toho každý z modulov zostavy ložísk statora obsahuje prstencovú objímku s vonkajšou prítlačnou prírubou a misku so stredovým otvorom na konci a prstencový rotor v každom z modulov zostavy podpornej statora obsahuje prstencový plášť. s vnútornou prítlačnou prírubou, v ktorej je nainštalovaná uvedená zodpovedajúca prstencová magnetická vložka, pričom uvedené prstencové puzdrá modulov zostavy ložísk statora sú spojené s ich vnútornou valcovou bočnou stenou s jedným z uvedených podporných ložísk, z ktorých ostatné sú spojené s steny stredových otvorov na koncoch príslušných skiel, prstencové plášte prstencového rotora sú pevne spojené s nosným hriadeľom pomocou upevňovacích jednotiek a prstencový magnetický obvod je namontovaný v príslušnom module zostavy ložísk statora na špecifikovanom prstencovom puzdre, pevne pripevnenom svojou vonkajšou prítlačnou prírubou k bočnej valcovej stene skla a tvoriacim spolu s ňou prstencovú dutinu, v ktorej je zariadenie umiestnené zodpovedajúci prstencový magnetický obvod s elektrickými cievkami príslušného vinutia kotvy statora. Ďalším rozdielom navrhovaného synchrónneho generátora s budením z permanentných magnetov je, že každá z upevňovacích zostáv spájajúcich prstencový plášť prstencového rotora s nosným hriadeľom obsahuje náboj namontovaný na nosnom hriadeli s prírubou pevne pripevnenou k vnútornej prítlačnej prírube. zodpovedajúceho prstencového plášťa. Ďalší rozdiel navrhovaného synchrónneho generátora s budením z permanentných magnetov spočíva v tom, že pohon na uhlové otáčanie modulov jednotky nosiča statora voči sebe je namontovaný pomocou nosnej jednotky na moduly jednotky nosiča statora. Okrem toho je pohon pre uhlovú reverzáciu modulov jednotky nosiča statora voči sebe vyrobený vo forme skrutkového mechanizmu s vodiacou skrutkou a maticou a nosná jednotka pre pohon pre uhlovú reverzáciu sekcií. jednotka statorového nosiča obsahuje oporný výstupok pripevnený na jednom z uvedených skiel a nosnú tyč na druhom skle, pričom vodiaca skrutka je na jednom konci otočne spojená dvojstupňovým závesom prostredníctvom osi rovnobežnej s os uvedeného nosného hriadeľa, pričom špecifikovaná nosná tyč je vyrobená s vodiacou štrbinou umiestnenou pozdĺž kruhového oblúka a matica skrutkového mechanizmu je otočne spojená jedným koncom s uvedeným očkom, vyrobeným na druhom konci s driek prešiel cez vodiacu štrbinu v nosnej tyči a je vybavený blokovacím prvkom. Podstata vynálezu je znázornená na výkresoch. Obrázok 1 zobrazuje celkový pohľad na navrhovaný synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov v pozdĺžnom reze; Rnrnrn rnrnrn rnrnrn Obrázok 2 - Synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov, typ A; Obrázok 3 zobrazuje schematický diagram magnetického budiaceho obvodu synchrónneho generátora v uskutočnení s trojfázovými elektrickými obvodmi vinutia kotvy statora v počiatočnej počiatočnej polohe (bez uhlového posunu zodpovedajúcich fáz rovnakého mena v moduloch zostava ložísk statora) pre počet pólových párov statora p = 8; Na obr.4 - to isté, s fázami trojfázových elektrických obvodov vinutia kotvy statora, rozmiestnených voči sebe navzájom v uhlovej polohe pod uhlom rovnajúcim sa 360 / 2p stupňom; Obrázok 5 znázorňuje variant elektrickej schémy zapojenia vinutí kotvy statora synchrónneho generátora s hviezdicovým zapojením fáz generátora a sériovým zapojením rovnakých fáz v nimi tvorených spoločných fázach; Obrázok 6 zobrazuje inú verziu elektrickej schémy zapojenia vinutí kotvy statora synchrónneho generátora s trojuholníkovým zapojením fáz generátora a sériovým zapojením rovnakých fáz v nimi tvorených spoločných fázach; Obrázok 7 ukazuje schematický vektorový diagram zmeny veľkosti fázových napätí synchrónneho generátora počas uhlového natočenia zodpovedajúcich fáz s rovnakým názvom vinutia kotvy statora (resp. modulov ložiskovej jednotky statora) o zodpovedajúci uhol a keď sú tieto fázy spojené podľa schémy "hviezda"; Na obr.8 - to isté, pri pripájaní fáz vinutia kotvy statora podľa schémy "trojuholníka"; Rnrnrn rnrnrn rnrnrn Na obrázku 9 je znázornená schéma s grafom závislosti výstupného sieťového napätia synchrónneho generátora na geometrickom uhle natočenia rovnakých fáz vinutí kotvy statora so zodpovedajúcim elektrickým uhlom natočenia vektora napätia v fáza na pripojenie fáz podľa schémy "hviezda"; Obrázok 10 znázorňuje diagram s grafom závislosti výstupného sieťového napätia synchrónneho generátora na geometrickom uhle natočenia rovnakých fáz vinutí kotvy statora so zodpovedajúcim elektrickým uhlom natočenia vektora napätia v fáza na pripojenie fáz podľa schémy "trojuholníka". Synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov obsahuje statorovú ložiskovú jednotku s nosnými ložiskami 1, 2, 3, 4, na ktorej je namontovaná skupina identických prstencových magnetických obvodov 5 (napríklad vo forme monolitických kotúčov z práškového kompozitu mäkký magnetický materiál) s pólovými výstupkami po obvode, vybavené na nich umiestnenými elektrickými cievkami 6 s viacfázovými (napríklad trojfázovými a všeobecne m-fázovými) vinutiami kotvy 7, 8 statora, namontovanými na nosnom hriadeli 9 s možnosťou otáčania v uvedených nosných ložiskách 1, 2, 3, 4 okolo statora ložiskovej jednotky, skupina identických prstencových rotorov 10, s prstencovými magnetickými vložkami 11 namontovanými na vnútorných bočných stenách (napríklad vo forme monolitické magnetické prstence vyrobené z práškového magnetoanizotropného materiálu) s magnetickými pólmi p-párov striedajúcimi sa v obvodovom smere (v tejto verzii generátora je počet párov p magnetických pólov rovný 8), pokrývajúcim pól výstupky s elektrickými cievkami 6 vinutí kotvy 7, 8 uvedených prstencových magnetických obvodov 5 statora. Zostava ložísk statora je vyrobená zo skupiny identických modulov, z ktorých každý obsahuje prstencové puzdro 12 s vonkajšou prítlačnou prírubou 13 a sklo 14 so stredovým otvorom "a" na konci 15 a s bočnou valcovou stenou 16. Každý z prstencových rotorov 10 obsahuje prstencový plášť 17c vnútornej prítlačnej príruby 18. Prstencové puzdrá 12 modulov statorovej ložiskovej jednotky sú spojené s ich vnútornou valcovou bočnou stenou s jedným z vyššie uvedených podporných ložísk (s podpornými ložiskami 1, 3), z ktorých ostatné (2, 4) sú spojené so stenami stredových otvorov "a" na koncoch 15 uvedených príslušných skiel 14. Prstencové plášte 17 prstencových rotorov 10 sú pevne spojené s nosným hriadeľom 9 pomocou upevňovacích zostáv a každý z prstencových magnetických obvodov 5 v príslušnom module statorovej ložiskovej jednotky je namontovaný na špecifikovanom prstencovom puzdre 12 pevne pripevnenom svojou vonkajšou prítlačnou prírubou 13 s bočnou valcovou stenou 16 skla 14 a tvoriacimi posledný jediná prstencová dutina "b", v ktorej je umiestnený špecifikovaný zodpovedajúci prstencový magnetický obvod 5 s elektrickými cievkami 6 zodpovedajúceho vinutia kotvy (vinutia 7, 8 kotvy) statora. Moduly zostavy statorových ložísk (prstencové puzdrá 12 s miskami 14 tvoriacimi tieto moduly) sú inštalované s možnosťou ich vzájomného otáčania okolo osi koaxiálnej s nosným hriadeľom 9 a sú vybavené kinematicky pripojeným pohonom. pre ich uhlové natočenie voči sebe, namontované pomocou podpernej zostavy na moduloch nosiča statora. Každá z upevňovacích zostáv spájajúcich prstencový plášť 17 príslušného prstencového rotora 10 s nosným hriadeľom 9 obsahuje náboj 19 namontovaný na nosnom hriadeli 9 s prírubou 20 pevne pripevnenou k vnútornej prítlačnej prírube 18 zodpovedajúceho prstencového plášťa 17. Pohon na uhlovú reverzáciu modulov statorovej ložiskovej jednotky je v predloženom konkrétnom vyhotovení odlišný od iného vo forme skrutkového mechanizmu s vodiacou skrutkou 21 a maticou 22 a nosnej jednotky pohonu. na uhlové obrátenie sekcií statorovej ložiskovej jednotky obsahuje oporný výstupok 23 pripevnený na jednom z uvedených skiel 14 a nosnú tyč 24 na druhom skle 14. Vodiaca skrutka 21 je otočne spojená dvojstupňovým závesom (a pánt s dvoma stupňami voľnosti) na jednom konci "dnu" pomocou osi 25 rovnobežnej s osou O-01 uvedeného nosného hriadeľa 9, pričom špecifikovaná nosná tyč 24 je vyrobená s vodiacou štrbinou "d" umiestnenou pozdĺž oblúk kruhu“ a matica 22 skrutkového mechanizmu je otočne spojená jednou koniec s uvedeným nosným výstupkom 23 je na druhom konci vyrobený s driekom 26, ktorý prechádza cez vodiacu štrbinu "d" v nosnej tyči 24 a je vybavený blokovacím prvkom 27 (poistnou maticou). Na konci matice 22, otočne pripojenej k opornému výstupku 23, je nainštalovaný prídavný blokovací prvok 28 (dodatočná blokovacia matica). Nosný hriadeľ 9 je vybavený ventilátormi 29 a 30 na chladenie vinutí kotvy 7, 8 statora, z ktorých jeden (29) je umiestnený na jednom z koncov nosného hriadeľa 9 a druhý (30) je umiestnený medzi sekciami statorovej ložiskovej jednotky a je namontovaný na nosnom hriadeli 9. Prstencové puzdrá 12 sekcií zostavy statorových ložísk sú vyrobené s vetracími otvormi "d" na vonkajších prítlačných prírubách 13 pre prechod prúdu vzduchu do zodpovedajúceho prstencového dutiny "b" tvorené prstencovými puzdrami 12 a sklami 14, a tým na chladenie kotevných vinutí 7 a 8 umiestnených v elektrických cievkach 6 na pólových výbežkoch prstencových magnetických obvodov 5. Na konci nosného hriadeľa 9, na ktorom je umiestnený ventilátor 29, je namontovaná klinová remenica 31 na pohon prstencových rotorov 10 synchrónneho generátora do rotácie. Ventilátor 29 je pripevnený priamo ku kladke 31 prevodovky s klinovým remeňom. Na druhom konci vodiacej skrutky 21 skrutkového mechanizmu je rukoväť 32 na ručné ovládanie skrutkového mechanizmu pohonu na uhlové otáčanie modulov jednotky nosiča statora voči sebe navzájom. Fázy s rovnakým názvom (A1, B1, C1 a A2, B2, C2) vinutia kotvy v kruhových magnetických obvodoch 5 modulov statorovej ložiskovej jednotky je vzájomne prepojených, tvoriacich spoločné fázy generátora (spojenie rovnakých fáz vo všeobecnosti sériové aj paralelné, ako aj zložené ). Magnetické póly s rovnakým názvom ("sever" a teda "juh") prstencových magnetických vložiek 11 prstencových rotorov 10 v susedných moduloch zostavy ložísk statora sú umiestnené navzájom zhodne v rovnakých radiálnych rovinách. . V prezentovanom uskutočnení sú konce fáz (A1, B1, C1) vinutia kotvy (vinutie 7) v kruhovom magnetickom obvode 5 jedného modulu zostavy ložísk statora spojené so začiatkami fáz toho istého. názov (A2, B2, C2) vinutia kotvy (vinutie 8) v priľahlom inom module nesúcom statorovú zostavu, tvoriace v sériovom spojení navzájom spoločné fázy vinutia kotvy statora. Synchrónny generátor s budením permanentným magnetom funguje nasledovne. Od pohonu (napríklad od spaľovacieho motora, hlavne dieselového motora, na výkrese neznázorneného) cez klinovú remenicu 31 sa rotačný pohyb prenáša na nosný hriadeľ 9 s prstencovými rotormi 10. Keď prstencové rotory 10 (prstencové plášte 17) s prstencovými magnetickými vložkami 11 sa otáčajú (napríklad monolitické magnetické krúžky vyrobené z práškového magnetoanizotropného materiálu) vytvárajú rotujúce magnetické toky, ktoré prenikajú vzduchovou prstencovou medzerou medzi prstencovými magnetickými vložkami 11 a prstencovými magnetickými obvodmi 5 (napr. napríklad monolitické disky vyrobené z práškového kompozitného magneticky mäkkého materiálu) modulov statorových ložiskových jednotiek, ako aj prenikajúce výčnelky radiálnych pólov (bežne nie sú znázornené na výkrese) prstencových magnetických obvodov 5. Keď sa prstencové rotory 10 otáčajú, striedavý prechod "severných" a "južných" striedavých magnetických pólov prstencových magnetických vložiek 11 cez radiálne pólové výstupky prstenca magnetické jadrá 5 modulov zostavy ložísk statora, spôsobujúce pulzácie rotujúceho magnetického toku ako vo veľkosti, tak aj v smere v priemetoch radiálnych pólov uvedených prstencových magnetických jadier 5. V tomto prípade premenné elektromotorické sily (EMF) so vzájomným fázovým posunom sú indukované vo vinutiach kotvy 7 a 8 statora v každom z m-fázových vinutí kotvy 7 a 8 pod uhlom rovnajúcim sa 360 / m elektrických stupňov a pre prezentované trojfázové vinutia kotvy 7 a 8 vo svojich fázach (A1, B1, C1 a A2, B2, C2) sínusová premenlivá elektromotorická sila (EMF) s fázovým posunom medzi sebou pod uhlom 120 stupňov a s frekvenciou rovnou súčinu počtu párov (p) magnetických pólov v prstencovej magnetickej vložke 11 rýchlosťou otáčania prstencových rotorov 10 (pre počet párov magnetických pólov p = 8 sa premenné EMF indukuje prevažne so zvýšenou frekvenciou, napr. s frekvenciou 400 Hz). Striedavý prúd (napríklad trojfázový alebo vo všeobecnosti m-fázový), pretekajúci spoločným vinutím kotvy statora vytvoreným vyššie uvedeným spojením rovnakých fáz (A1, B1, C1 a A2, B2, C2) vinutí kotvy 7 a 8 v susedných prstencových magnetických obvodoch 5, je privádzaný do výstupných elektrických napájacích konektorov (na výkrese neznázornených) na pripojenie prijímačov striedavého prúdu (napríklad na pripojenie elektromotorov, elektrického náradia, elektrických čerpadiel , vykurovacie zariadenia, ako aj na pripojenie elektrického zváracieho zariadenia atď.) ). V prezentovanej verzii synchrónneho generátora je výstupné fázové napätie (Uph) v spoločnom vinutí kotvy statora (vytvorené zodpovedajúcim vyššie uvedeným spojením rovnakých fáz vinutí kotvy 7 a 8 v kruhových magnetických obvodoch 5) v počiatočná počiatočná poloha modulov statorovej nosnej jednotky (bez vzájomného uhlového posunutia) voči sebe navzájom týchto modulov statorovej nosnej jednotky, a teda bez uhlového vzájomného uhlového posunutia prstencových magnetických obvodov 5 s pólom výstupkov po obvode) sa rovná súčtu modulo jednotlivých fázových napätí (Uph1 a Uph2) vo vinutiach kotvy 7 a 8 prstencových magnetických obvodov modulov nosiča statora (vo všeobecnom prípade celkové výstupné fázové napätie Uf generátora sa rovná geometrickému súčtu vektorov napätia v jednotlivých rovnomenných fázach A1, B1, C1 a A2, B2, C2 vinutí kotvy 7 a 8, pozri obr. 7 a 8 s diagramami napätia) . Ak je potrebné zmeniť (znížiť) hodnotu výstupného fázového napätia Uph (a podľa toho aj výstupného sieťového napätia U l) prezentovaného synchrónneho generátora na napájanie určitých prijímačov elektriny so zníženým napätím (napríklad pre elektrický oblúk zváranie striedavým prúdom v určitých režimoch), uhlové obrátenie jednotlivých modulov nosnej jednotky sa vykonáva statorom voči sebe pod určitým uhlom (nastaveným alebo kalibrovaným). V tomto prípade sa odblokuje blokovací prvok 27 matice 22 skrutkového mechanizmu pohonu na uhlové prevrátenie modulov zostavy ložiska statora a pomocou rukoväte 32 sa vodiaca skrutka 21 skrutkového mechanizmu zasunie do rotácia, v dôsledku ktorej dochádza k uhlovému pohybu matice 22 po kruhovom oblúku v štrbine "g" nosnej tyče 24 a obráteniu pod daným uhlom jedného z modulov statorovej ložiskovej jednotky vzhľadom na k druhému modulu tejto statorovej ložiskovej jednotky okolo osi O-01 nosného hriadeľa 9 (v predloženom vyhotovení synchrónneho induktorového generátora sa otáča modul statorovej ložiskovej jednotky, na ktorej je namontovaný nosný výstupok 23, zatiaľ čo ďalší modul statorovej ložiskovej jednotky s opornou tyčou 24 s štrbinou "g" je v stacionárnej polohe, t. Keď sa moduly jednotky nosiča statora (prstencové puzdrá 12 so sklami 14) uhlovo otáčajú okolo osi 0-01 nosného hriadeľa 9, prstencové magnetické obvody 5 s pólovými výstupkami po obvode sa tiež otáčajú pod vopred určeným uhlom, pretože výsledkom čoho je tiež uskutočnená reverzácia pod daným vzájomným uhlom okolo osi 0-01 nosného hriadeľa 9 samotných pólových výbežkov (na výkrese neznázornené) s elektrickými cievkami 6 viacfázovými (v tomto puzdro, trojfázové) vinutia kotvy statora 7 a 8 v kruhových magnetických obvodoch. Keď sa pólové výstupky kruhových magnetických obvodov 5 navzájom pootočia pod daným uhlom v rozsahu 360 / 2p stupňov, dôjde k proporcionálnej rotácii vektorov fázového napätia vo vinutí kotvy mobilného modulu statorovej ložiskovej jednotky (v v tomto prípade dôjde k rotácii vektorov fázového napätia Uph2 vo vinutí kotvy 7 modulu ložiskovej jednotky.stator, ktorý má schopnosť otáčať sa uhlovo) v presne definovanom uhle v rozsahu 0-180 elektrických stupňov (pozri obr. 7 a obr. 8), čo vedie k zmene výsledného výstupného fázového napätia Uph synchrónneho generátora v závislosti od elektrického uhla natočenia vektorov fázového napätia Uph2 vo fázach A2, B2, C2 jedného vinutia kotvy statora 7 voči fázovému napätiu vektory Uf1 vo fázach A1, B1, C1 iného vinutia kotvy statora 8 (táto závislosť má vypočítaný charakter, vypočítaný riešením šikmých trojuholníkov a je určený nasledujúcim výrazom: Rozsah regulácie výstupného výsledného fázového napätia Uph prezentovaného synchrónneho generátora pre prípad, keď Uph1 = Uph2 sa bude meniť od 2Uph1 do 0, a pre prípad, keď Uph2 Realizácia jednotky nosiča statora zo skupiny identických modulov s naznačeným prstencovým magnetickým obvodom 5 a prstencovým rotorom 10, uložených na jednom nosnom hriadeli 9, ako aj inštalácia modulov jednotky nosiča statora s možnosťou ich otáčania voči sebe. navzájom okolo osi koaxiálnej s nosným hriadeľom 9, napájanie modulov statorovej ložiskovej jednotky kinematicky spojeným pohonom ich uhlového natočenia voči sebe a prepojenie rovnakých fáz vinutí kotvy 7 a 8 v moduloch statorovej ložiskovej jednotky s tvorbou spoločných fáz statorového činného výkonu, ako aj zabezpečením možnosti regulácie výstupného napätia striedavého prúdu, ako aj zabezpečením možnosti jeho použitia ako zdroja zváracieho prúdu pri vykonávaní zváranie elektrickým oblúkom v rôznych režimoch (poskytnutím možnosti nastavenia hodnoty napätie fázového posunu v rovnakých fázach Al, B1, C1 a A2, B2, C2 a vo všeobecnosti vo fázach Ai, Bi, Ci vinutia kotvy statora v navrhovanom synchrónnom generátore). Navrhnutý synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov je možné s vhodným spínaním vinutia kotvy statora použiť na napájanie širokej škály prijímačov striedavého viacfázového elektrického prúdu s rôznymi parametrami napájacieho napätia. Okrem toho dodatočné usporiadanie magnetických pólov s rovnakým názvom („sever“ a teda „juh“) prstencových magnetických vložiek 11 v susedných prstencových rotoroch 10 sú navzájom zhodné v rovnakých radiálnych rovinách, ako aj ako spojenie koncov fáz Al, B1, C1 vinutia kotvy 7 v prstencovom magnetickom obvode 5 jedného modulu statorovej ložiskovej jednotky so začiatkom rovnakých fáz A2, B2, C2 vinutia kotvy 8 v susednom module ložiskovej jednotky statora (sériové prepojenie rovnakých fáz vinutia kotvy statora medzi sebou) umožňujú zabezpečiť plynulú a efektívnu reguláciu výstupného napätia synchrónneho generátora od maximálnej hodnoty (2U f1). a vo všeobecnom prípade pre počet n sekcií statorovej ložiskovej jednotky nU f1) až 0, ktoré môžu byť tiež použité na napájanie špeciálnych elektrických strojov a zariadení. 1. Synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov, obsahujúci statorovú ložiskovú jednotku s nosnými ložiskami, na ktorej je namontovaný prstencový magnetický obvod s pólovými výstupkami po obvode, vybavený na nich umiestnenými elektrickými cievkami s viacfázovým vinutím kotvy statora. , uložený na nosnom hriadeli s možnosťou otáčania v spomínaných nosných ložiskách okolo magnetického obvodu prstencového statora prstencový rotor s prstencovou magnetickou vložkou uložený na vnútornej bočnej stene s magnetickými pólmi párov p striedajúcimi sa v obvodovom smere, zakrývajúci pólové výstupky s elektrickými cievkami vinutia kotvy uvedeného prstencového magnetického obvodu statora, vyznačujúce sa tým, že zostava ložísk statora je vyrobená zo skupiny identických modulov s uvedeným prstencovým magnetickým obvodom a prstencovým rotorom, uložených na jednom nosnom hriadeli, pričom moduly zostavy ložísk statora sú inštalované s možnosťou ich vzájomného otáčania okolo osi a koaxiálne s nosným hriadeľom a vybavené kinematicky pripojeným pohonom na ich uhlové otáčanie voči sebe navzájom, a podobné fázy vinutí kotvy v moduloch zostavy ložísk statora sú vzájomne prepojené a tvoria spoločné fázy kotvy statora vinutie. 2. Synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že rovnomenné magnetické póly prstencových magnetických vložiek prstencových rotorov v susedných moduloch zostavy ložísk statora sú umiestnené navzájom zhodne v rovnaké radiálne roviny a konce fáz vinutia kotvy v jednom module ložiskových statorových jednotiek sú spojené so začiatkom rovnakých fáz vinutia kotvy v inom, susednom module ložiskovej jednotky statora, ktoré tvoria v spojení s navzájom spoločné fázy vinutia kotvy statora. 3. Synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že každý z modulov jednotky nosiča statora obsahuje prstencovú objímku s vonkajšou prítlačnou prírubou a sklo so stredovým otvorom na konci a prstencový rotor v každom z modulov jednotky nosiča statora obsahuje prstencový plášť s vnútornou prítlačnou prírubou, v ktorej je nainštalovaná príslušná prstencová magnetická vložka, pričom uvedené prstencové puzdrá modulov jednotky nosiča statora sú spojené s ich vnútornou valcová bočná stena s jedným z uvedených podporných ložísk, z ktorých ďalšie sú spojené so stenami stredových otvorov na koncoch špecifikovaných zodpovedajúcich skiel, prstencové plášte prstencového rotora sú pevne spojené s nosným hriadeľom pomocou upevnenia zostavy a prstencový magnetický obvod v príslušnom module statorovej ložiskovej jednotky je namontovaný na špecifikovanom prstencovom puzdre pevne pripevnenom svojou vonkajšou prítlačnou prírubou k bočnej valcovej stene zväzku ana a tvoriace spolu s ním prstencovú dutinu, v ktorej je umiestnený špecifikovaný zodpovedajúci prstencový magnetický obvod s elektrickými cievkami zodpovedajúceho vinutia kotvy statora. 4. Synchrónny generátor s budením permanentným magnetom podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 3, vyznačujúci sa tým, že každá z upevňovacích zostáv spájajúcich prstencový plášť prstencového rotora s nosným hriadeľom obsahuje náboj namontovaný na nosnom hriadeli s prírubou. pevne pripevnené k vnútornej prítlačnej prírube zodpovedajúceho prstencového puzdra. 5. Synchrónny generátor s budením permanentným magnetom podľa nároku 4, v y z n a č u j ú c i s a t ý m, že pohon na uhlové otáčanie modulov jednotky nosiča statora voči sebe je namontovaný pomocou nosnej jednotky na moduloch jednotky nosiča statora. . 6. Synchrónny generátor s budením z permanentných magnetov podľa nároku 5, v y z n a č u j ú c i s a t ý m, že pohon na uhlové otáčanie modulov jednotky statorového nosiča voči sebe je vytvorený ako skrutkový mechanizmus s vodiacou skrutkou a matice a nosná jednotka pohonu na uhlové otáčanie modulov jednotky nosiča statora obsahuje na jednom z uvedených skiel upevnený nosný výstupok a na druhom skle nosnú tyč, pričom vodiaca skrutka je otočne spojená dvojstupňový záves na jednom konci pomocou osi rovnobežnej s osou uvedeného nosného hriadeľa, pričom špecifikovaná nosná tyč je vyrobená s vodiacou drážkou umiestnenou pozdĺž kruhového oblúka a matica skrutkového mechanizmu je otočne spojená na jednom konci s uvedeným výstupkom, je vyrobený na druhom konci s driekom prevlečeným cez vodiacu štrbinu v nosnej tyči a je vybavený blokovacím prvkom. Veľmi pekne vám ďakujeme za váš príspevok k rozvoju domácej vedy a techniky!NÁROK
Oblasť činnosti (technológie), do ktorej patrí opísaný vynález
PODROBNÝ OPIS VYNÁLEZU
schematicky vektorový diagram zmeny veľkosti fázových napätí synchrónneho generátora s uhlovým otočením zodpovedajúcich fáz s rovnakým názvom vinutia kotvy statora (resp. modulov ložiskovej jednotky statora) zodpovedajúcim uhla a kedy sú tieto fázy spojené podľa "hviezdy"
to isté pri pripájaní fáz vinutia kotvy statora podľa "trojuholníka"
diagram s grafom závislosti výstupného sieťového napätia synchrónneho generátora na geometrickom uhle natočenia rovnakých fáz vinutí kotvy statora s príslušným elektrickým uhlom natočenia vektora napätia vo fáze pre pripojenie fáz podľa do "hviezdnej" schémy
diagram s grafom závislosti výstupného sieťového napätia synchrónneho generátora na geometrickom uhle natočenia rovnakých fáz vinutí kotvy statora s príslušným elektrickým uhlom natočenia vektora napätia vo fáze pre pripojenie fáz podľa do schémy "trojuholníka".Nárokovať
