BG66575B1 - Генератор - Google Patents

Abstract

Генераторът е приложим в автомобилостроенето, корабостроенето, самолетостроенето, енергетиката и бита. Той е с намалено тегло, опростена конструкция и осигурява по-голяма ефективност. Генераторът съдържа задвижващ вал (3), върху който е монтиран неподвижно цилиндричен ротор (8) от немагнитен материал с монтирани към него постоянни магнити (7) и статор със статорни бобини. Роторът (8) има късо рамо, а по цилиндричната му повърхност са вградени четен брой постоянни магнити (7) с еднаква форма, размер и сила на намагнетизиране. Магнитите (7) са разположени с лицевата си страна към статора на равни разстояния с последователна насоченост на магнитите N-S, N-S и т.н. Върху лицевата им страна са закрепени полюсни накрайници с овална форма. Статорът се състои от бобини със сърцевини (5), чийто брой е четен или нечетен. Дължината на всяка бобина е до 2 пъти по-голяма от дължината на целия магнит (7), а ширината на всяка бобина е по-малка от 2 пъти ширината на магнита (7), Всяка бобина е закрепена към горна и долна плоча (1,2). Бобините са разположени несиметрично около ротора (8) и разстоянието между тях се определя от ширината на магнитите (7) и разстоянието между магнитите (7). Центърът на първата бобина (1а) е разположен срещу центъра на който и да е магнит (7). Всяка следваща бобина (2а, За, 4а, 5а, 6а, na) е разположена на равно разстояние, кратно на сбора от половината ширина на двата магнита (7) и разстоянието между тях.

Description

Настоящото изобретение се отнася до електрически генератор, който е приложим в автомобилостроенето, корабостроенето, самолетостроенето, енергетиката и бита.

Предшестващо състояние на техниката

В WO 2010138970 А1 е разкрит магнитно управляем двигател и електрически генератор, комбинирани в една обща конструкция. Генераторът съдържа поне един цилиндричен статор, състоящ се от барабан с вътрешен диаметър, от вътрешната страна на който са разположени бобини от меден проводник. Цилиндричният ротор е монтиран аксиално вътре в статора върху вал. Върху ротора са монтирани постоянни магнити, които са разположени спрямо бобините така, че когато роторът на генератора се върти от магнитния двигател, постоянните магнити, монтирани към ротора на генератора, да индуцират електрически ток в бобините.

В US 2010225112 е разкрита електрическа машина, която може да работи като двигател и като генератор. Тя съдържа цилиндричен ротор с монтирани към него постоянни магнити. Роторът е монтиран вътре в статора, който има съответен брой полюси с бобини.

От ЕР 2107664 А2 е известен електрически генератор, съдържащ цилиндричен ротор с монтирани към външната му периферия постоянни магнити и статор, между зъбите на който са монтирани статорни намотки.

Известните от нивото на техниката генератори изискват голяма механична или друг вид сила за задвижване на ротора, имат сложни конструкции и не са достатъчно ефективни.

Техническа същност на изобретението

Задачата на изобретението е да се създаде генератор, чийто ротор да се задвижва с механична или друг вид сила, приложена към ротора на генератора, при което генераторът да има намалено тегло, опростена конструкция, да осигурява по-голяма ефективност и да се използва за промишлени и битови нужди.

Задачата се решава с генератор със следната конструкция на ротора и статора.

Съгласно изобретението роторът има цилиндрична форма и е изработен от немагнитен материал, например алуминий. В ротора по цилиндричната му повърхност са вградени четен брой постоянни магнити с еднаква форма, размер и сила на намагнетизиране. Броят и големината на магнитите зависи от предназначението на генератора. Магнитите са разположени с магнитните си линии към статора на равни разстояния, с последователно разположение на полюсите по околната повърхност на ротора N-S, N-S и т. н.

Върху насочената към статора страна на магнитите са закрепени полюсни накрайници, представляващи метални пластини с овална форма.

Съгласно един друг вариант на изпълнение на изобретението самите магнити се произвеждат с овална форма.

Магнитите могат да бъдат монтирани към ротора чрез залепване, заливане, запитване или друг начин.

Съгласно изобретението статорът се състои от няколко бобини със сърцевини, чийто брой е четен или нечетен. Сърцевината на всяка бобина е изработена от метал с ниско съдържание на въглерод и голяма електропроводимост, например от силициев метал. В центъра на всяка бобина има канал, който подобрява разпределението на магнитния поток.

Съгласно един от вариантите на изпълнение на изобретението сърцевините на бобините могат да бъдат с триъгълна форма.

Дължината на напречното сечение на всяка бобина трябва да бъде до 2 пъти по-голяма от дължината на напречното сечение на целия магнит, разположен в ротора.

Ширината на напречното сечение на всяка бобина не трябва да е по-голяма от 2 пъти ширината на напречното сечение на магнита.

Формата на всяка бобина със сърцевина е с вдлъбната форма, т.е. обратна на изпъкналата форма на насочената към статорните бобини страна на съответния магнит.

Височината на сърцевината на всяка бобина е равна на височината на магнита. Всяка бобина е оформена от равномерно навити върху сърцевината намотки от един или повече медни проводници. Медните проводници се навиват в една и съща посока.

Съотношението между дебелината на намотките не трябва да бъде повече от 1,5 от ширината на сърцевината на бобината.

Бобините могат да бъдат закрепени към кор

66575 Bl пуса чрез заливане, лепене, занитване или чрез други крепежни елементи.

Бобините са разположени несиметрично около ротора. Разстоянието между бобините се определя от ширината на магнитите и разстоянието между магнитите.

Центърът на първата бобина е разположен срещу центъра на който и да е постоянен магнит. В зависимост от броя на бобините всяка следваща бобина е разположена на равно разстояние, кратно на сбора от половината ширина на два магнита и разстоянието между тях.

С цел намаляване на магнитните загуби формата на всяка сърцевина на всяка бобина съвпада с формата на ротора и има малки уши за закрепване на намотките в предната си част.

Броят на бобините в различните варианти на изпълнение на изобретението варира от 2 до 100, като начина на разпределение на бобините е даден по-горе и е винаги един и същ, независимо от броя им.

Съгласно изобретението броят на намотките и сечението на медния проводник са еднакви за всички бобини.

Съгласно още един друг вариант на изпълнение на изобретението броят на намотките и сечението на медния проводник за всяка бобина може да бъде различен от другата и при постоянни обороти на ротора да се получава ел. енергия с различно напрежение от всяка бобина.

Задвижването на генератора може да се осъществява от двигател с вътрешно горене, електродвигател, парна турбина, а също така от природни източници на енергия, като вода или вятър, както и от всякакъв друг вид източник на енергия.

Предимствата на генератора, съгласно настоящото изобретение, в сравнение с известните до момента такива са:

Генераторът осигурява получаването на ел. енергия с високо напрежение при много ниски обороти.

Роторът извършва еднакво ефективно въртене, както по посока на часовниковата стрелка, така и в обратна посока.

Генераторът съгласно настоящото изобретение е с висока ефективност, опростена конструкция и намалено тегло.

Пояснение на приложените фигури

На фигура 1 е показан схематичен изглед отгоре на генератора, съгласно изобретението;

на фигура 2 е показан схематичен страничен изглед на напречното сечение на генератора съгласно изобретението.

Примерно изпълнение на изобретението

Роторът 8 се изработва от немагнитен метал, например алуминий със следните размери: радиус -111 mm и височина на цилиндричното тяло на ротора - 40 mm. В него са вградени чрез залепване или занитване 20 броя постоянни магнити 7 с размери 15 mm/15 mm/40 mm. Магнитите са разположени на равни разстояния от 20 mm един от друг с последователно разположение на полюсите по околната повърхност на ротора 8 N-S, N-S и т. н. Към лицето на външния спрямо бобините магнит се залепва полюсен накрайник с външната форма съответстваща на формата на ротора с размери: ширина равна на 15 mm и дебелина равна на 1 mm в най-високата част.

Статорът се състои от горна и долна алуминиеви плочи 1 и 2, към които са прикрепени бобини със сърцевини 5 с размери: височина равна на 55 mm, ширина на напречното сечение равна на 30 mm, и дължина на напречното сечение равна на 30 mm. Монтирани са шест броя бобини със сърцевини 5. Сърцевините 5 на всяка бобина са изработени от метал и имат следните размери: височина равна на 40 mm, ширина на напречното сечение равна на 15 mm и дължина на напречното сечение равна на 30 mm. Всяка бобина е навита от 1200 намотки, при дебелина на проводника 3 бр. по 0,22 mm.

Валът 3, който е лагеруван към горната плоча 1 и към долната плоча 2 чрез съответния горен и долен лагер 9 и 10, се задвижва посредством шайбата 4 (фиг. 2), която е свързана чрез ремък към вала на ДВГ (не е показано). Плочите 1 и 2 са разположени при основите на цилиндричната форма на статора. Върху вала 3 (фиг. 2) е монтиран неподвижно роторът 8 (фиг. 2), в който са вградени 20 броя еднакви постоянни магнити 7, разположени в немагнитен материал на равни разстояния един от друг в последователност север-юг, север-юг и т. н., на разстояние равно на 20 mm. Външно на ротора 8 (фиг. 2) са разположени шест броя бобини, всяка от които се състои от метална сърцевина 5 (фиг. 2) и намотка, навита от медни проводници 6. При последователното преминаване на северния и южния магнитен

66575 Bl полюс пред сърцевината на бобината 5, в нея се индуктира електрически ток. Съгласно закона на Фарадей, електродвижещото напрежение индуциране в дадена намотка, е правопропорционално на броя на навивките, от които тя се състои. Следователно, ако намотката на всяка бобина се състои от различен брой навивки, напрежението на изхода на всяка бобина ще е различно. С цел използване на този принцип, всяка бобина на генератора може да включва различен брой навивки в намотката си, и да е свързана с различен консуматор на ел. енергия. При такава конфигурация, генераторът може да произвежда едновременно ел. ток с различно напрежение, например 12 V от бобина 1а, 24 V от бобина 2а, 36 V от бобина За, 110 V от бобина 4а, 220 V от бобина 5а и 380 V от бобина 6а.

Шестте бобини 1а, 2а, За, 4а, 5а и 6а са разположени несиметрично спрямо магнитите 7 на ротора 8 (фиг. 1), като центърът на първата бобина 1а съвпада с центъра на магнита 7. Центърът на втората бобина 2а (фиг. 1) е изместен с 5,83 mm в направление против часовниковата стрелка спрямо центъра на магнита 7, който е най-близък до втората бобина 2а. Центърът на третата бобина За (фиг. 1) е изместен с 11,66 mm в направление против часовниковата стрелка спрямо центъра на най-близкия магнит 7. Бобините 4а, 5а и 6а (фиг. 1) са разположени по същия начин с изместване от 5,83 mm в направление против часовниковата стрелка. Чрез изместването на бобините се постига ефект, при който необходимата за въртене механична енергия в оста 3 (фиг. 2) е значително по-малка в сравнение с тази на известните генератори.

Възможно е при необходимост няколко генератори да бъдат свързани в една система.

Независимо от това, че настоящото изобретение е описано във връзка с предпочитаните примерни изпълнения и чрез позоваване на приложените фигури, трябва да се отбележи, че различни промени и модификации са очевидни за специалиста в областта. Тези промени и модификации трябва да се разбират като влизащи в обхвата на настоящото изобретение, така както е определен от приложените патентни претенции, без да излизат извън този обхват.

Claims (9)

1. Патентни претенции

   1. Генератор, съдържащ вал, към който е монтиран неподвижно цилиндричен ротор от немагнитен материал с монтирани към него постоянни магнити и статор със статорни бобини, характеризиращ се с това, че по цилиндричната повърхност на ротора (8) са вградени четен брой постоянни магнити (7) с еднаква форма, размер и сила на намагнетизиране, при което магнитите (7) са разположени с магнитните си линии към статора на равни разстояния с последователно разположение на полюсите по околната повърхност на ротора (8) N-S, N-S и т. н., а върху насочената към статорните бобини страна на всеки магнит (7) е закрепен полюсен накрайник, представляващ метална пластина с овална форма, при което статорът се състои от няколко бобини със сърцевини (5), чийто брой е четен или нечетен, при което сърцевината (5) на всяка бобина е изработена от метал с ниско съдържание на въглерод и голяма електропроводимост, като дължината на напречното сечение на всяка бобина е до 2 пъти по-голяма от дължината на напречното сечение на целия магнит (7), разположен в ротора (8), при което ширината на напречното сечение на всяка бобина е не поголяма от 2 пъти от ширината на напречното сечение на магнита (7), а формата на всяка бобина повтаря формата на полюсния накрайник на магнита (7), като височината на сърцевината (5) на всяка бобина е равна на височината на магнита (7), а всяка бобина е оформена от равномерно навити върху сърцевината (5) намотки от един или повече медни проводници, които са навити в една и съща посока, при което съотношението между дебелината на намотките и ширината на сърцевината (5) на бобината е по-малко от 1,5, като в центъра на всяка бобина със сърцевина (5) има канал, а всяка бобина е закрепена към горна и долна плоча (1,2), разположени при основите на цилиндричната форма на статора, при което бобините са разположени несиметрично около ротора (8) и разстоянието между бобините се определя от ширината на магнитите (7) и разстоянието между магнитите (7), а центърът на първата бобина (1а) е разположен срещу центъра на който и да е магнит (7), при което в зависимост от броя на бобините всяка следваща бобина (2а, За, 4а, 5а, 6а,...па) е разположена на равно разстояние, кратно на сбора от половината ширина на два магнита (7) и разстоянието между тях, при което всяка бобина със сърцевина (5) има уши за закрепване на намотките в предната си част, а броят на намотките и сечението на медния проводник са еднакви за всички бобини.
2. 2. Генератор съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че магнитите (7) са с овална форма.
3. 3. Генератор съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че сърцевините (5) на бобините са с триъгълна форма.
4. 4. Генератор съгласно претенции 1, 2 и 3, характеризиращ се с това, че магнитите (7) са монтирани към ротора (8) чрез залепване, заливане или занитване.
5. 5. Генератор съгласно претенции от 1 до 3, характеризиращ се с това, че сърцевината (5) на всяка бобина е от силициев метал.
6. 6. Генератор съгласно претенции 1, 3 и 5,

   66575 В1 характеризиращ се с това, че бобините със сърцевините (5) са закрепени към корпуса чрез заливане, лепене или занитване.

   5
7. 7. Генератор съгласно която и да е една от предходните претенции, характеризиращ се с това, че броят на бобините със сърцевини (5) варира от 2 до 100.
8. 8. Генератор съгласно претенции от 1 до 7, 1 о характеризиращ се с това, че броят на навивките в намотката и сечението на медния проводник за всяка бобина, са различни.
9. 9. Генератор съгласно предходните претенции, характеризиращ се с това, че валът (3) на генератора е свързан към двигател с вътрешно горене, електродвигател, парна турбина или природни източници на енергия.