Даний винахід відноситься до галузі електротехніки, а саме до безколекторних електричним машинам, зокрема електрогенераторам постійного струму, і може бути використано в будь-якій галузі науки та техніки, де потрібні автономні джерела живлення. Технічний результат – створення компактного високоефективного електричного генератора, який дозволяє при збереженні відносно простої та надійної конструкції широко варіювати вихідні параметри електричного струмузалежно та умовами експлуатації. Сутність винаходу полягає в тому, що безколекторний синхронний генераторз постійними магнітамискладається з однієї або декількох секцій, кожна з яких включає ротор з круговим магнітопроводом, на якому з однаковим кроком закріплена парна кількість постійних магнітів, статор, що несе парне число підковоподібних електромагнітів, розташованих попарно один навпроти один одного і мають по дві котушки з послідовно зустрічним напрямом обмотки , пристрій для випрямлення електричного струму Постійні магніти закріплені на магнітопроводі таким чином, що утворюють два паралельні ряди полюсів з поздовжньо і поперечно полярністю, що чергується. Електромагніти зорієнтовані упоперек названих рядів полюсів так, що кожна з котушок електромагніту розташована над одним із паралельних рядів полюсів ротора. Кількість полюсів в одному ряду, що дорівнює n, задовольняє співвідношенню: n=10+4k, де k - ціле число, що приймає значення 0, 1, 2, 3 і т.д. Кількість електромагнітів у генераторі зазвичай не перевищує число (n-2). 12 з.п. ф-ли, 9 іл.
Малюнки до патенту РФ 2303849
Даний винахід відноситься до безколекторних електричних машин, зокрема електрогенераторів постійного струму, і може бути використане в будь-якій галузі науки і техніки, де потрібні автономні джерела живлення.
Синхронні машини змінного струму набули найширшого поширення як у сфері виробництва, так і у сфері споживання електричної енергії. всі синхронні машинимають властивість оборотності, тобто кожна з них може працювати як в режимі генератора, так і в режимі двигуна.
Синхронний генератор містить статор, зазвичай це порожнистий шихтований циліндр з поздовжніми пазами на внутрішній поверхні, в яких розташована обмотка статора, і ротор, що являє собою постійні магніти полярності, що чергується, розташовані на валу, який може наводитися в рух тим або іншим способом. У промислових генераторах великої потужності для отримання збуджуючого магнітного полязастосовують обмотку збудження, розташовану на роторі. У синхронних генераторах щодо невеликої потужності застосовують постійні магніти, розташовані на роторі.
При незмінній частоті обертання форма кривої ЕРС, що виробляється генератором, визначається лише законом розподілу магнітної індукції у зазорі між ротором та статором. Тому для отримання напруги на виході генератора певної форми та для ефективного перетворення механічної енергіїв електричну використовують різну геометрію ротора і статора, а також підбирають оптимальну кількість постійних магнітних полюсів і число витків статора обмотки (US 5117142, US 5537025, DE 19802784, ЕР 0926806, US 02/003202202202 2004155537). Перелічені параметри є універсальними, а вибираються залежно та умовами експлуатації, що найчастіше веде до погіршення інших характеристик електрогенератора. Крім того, складна форма ротора або статора ускладнює виготовлення та збирання генератора і, як наслідок, збільшує собівартість виробу. Ротор синхронного магнітоелектричного генератора може мати різну форму, наприклад, при малій потужності ротор зазвичай виконують у вигляді «зірочки», при середньої потужності- з кігтеподібними полюсами та циліндричними постійними магнітами. Ротор з кігтеподібними полюсами дає можливість отримати генератор із розсіюванням полюсів, що обмежує ударний струм при раптовому. короткому замиканнігенератора.
У генераторі з постійними магнітами утруднена стабілізація напруги при зміні навантаження (оскільки відсутня зворотний магнітний зв'язок, як, наприклад, у генераторах з обмоткою збудження). Для стабілізації вихідної напруги та випрямлення струму використовують різні електричні схеми (GB 1146033).
Даний винахід спрямовано створення компактного високоефективного електричного генератора, який дозволяє при збереженні відносно простої і надійної конструкції широко варіювати вихідні параметри електричного струму в залежності від умов експлуатації.
Електрогенератор, виконаний у відповідності з цим винаходом, є синхронним безколекторним генератором з постійними магнітами. Він складається з однієї або декількох секцій, кожна з яких включає:
Ротор з круговим магнітопроводом, на якому з однаковим кроком закріплено парну кількість постійних магнітів,
Статор, що несе парне число підковоподібних (П-подібних) електромагнітів, розташованих попарно один навпроти одного і мають по дві котушки з послідовно зустрічним напрямом обмотки,
Пристрій для випрямлення електричного струму.
Постійні магніти закріплені на магнітопроводі таким чином, що утворюють два паралельні ряди полюсів з поздовжньо і поперечно полярністю, що чергується. Електромагніти зорієнтовані упоперек названих рядів полюсів так, що кожна з котушок електромагніту розташована над одним із паралельних рядів полюсів ротора. Кількість полюсів в одному ряду, що дорівнює n, задовольняє співвідношенню: n=10+4k, де k - ціле число, що приймає значення 0, 1, 2, 3 і т.д. Кількість електромагнітів у генераторі зазвичай не перевищує число n-2.
Пристрій для випрямлення струму зазвичай являє собою одну із стандартних схем, що випрямляють, виконаних на діодах: двухполуперіодну з середньою точкою або бруківку, з'єднану з обмотками кожного електромагніта. У разі потреби може бути використана інша схема випрямлення струму.
Залежно від особливостей експлуатації електрогенератора ротор може розташовуватися як із зовнішнього боку статора, і усередині статора.
Електрогенератор, виконаний відповідно до цього винаходу, може включати кілька ідентичних секцій. Кількість таких секцій залежить від потужності джерела механічної енергії (привідного двигуна) та необхідних параметрів електрогенератора. Переважно, щоб секції були зрушені фазою відносно один одного. Це може досягатися, наприклад, початковим зсувом ротора в сусідніх секціях на кут, що лежить в діапазоні від 0 до 360/n; або кутовим зрушенням електромагнітів статора у сусідніх секціях щодо один одного. Переважно, щоб електрогенератор також включав блок регулятора напруги.
Суть винаходу пояснюється такими кресленнями:
на Фіг.1(а) та (б) зображена схема електрогенератора, виконаного відповідно до цього винаходу, у якого ротор розташований усередині статора;
на Фіг.2 представлено зображення однієї секції електрогенератора;
на Фіг.3 представлена принципова електрична схемаелектрогенератора з двонапівперіодною із середньою точкою схемою випрямлення струму;
на Фіг.4 представлена принципова електрична схема електрогенератора з однією з мостових схем випрямлення струму;
на Фіг.5 представлена принципова електрична схема електрогенератора з іншою бруківкою схемою випрямлення струму;
на Фіг.6 представлена принципова електрична схема електрогенератора з іншою мостовою схемою випрямлення струму;
на Фіг.7 представлена принципова електрична схема електрогенератора з іншою мостовою схемою випрямлення струму;
на Фіг.8 зображена схема електрогенератора із зовнішнім виконанням ротора;
на Фіг.9 представлено зображення багатосекційного генератора, виконаного відповідно до цього винаходу.
На Фіг.1(а) та (б) представлений електрогенератор, виконаний відповідно до цього винаходу, який містить корпус 1; ротор 2 з круговим магнітопроводом 3, на якому з однаковим кроком закріплено парне число постійних магнітів 4; статор 5, що несе парне число підковоподібних електромагнітів 6, розташованих попарно один навпроти одного, і засіб для випрямлення струму (не показано).
Корпус електрогенератора 1 зазвичай відливають з алюмінієвого сплаву або чавуну або роблять зварним. Монтаж електрогенератора в місці його установки здійснюють за допомогою лап 7 або фланця. Статор 5 має внутрішню циліндричну поверхню, на якій з однаковим кроком кріпляться ідентичні електромагніти 6. В даному випадку десять. Кожен із зазначених електромагнітів має по дві котушки 8 з послідовно зустрічним напрямом обмотки, розташованих на П-подібному сердечнику 9. Пакет сердечника 9 збирається з нарубаних пластин електротехнічної сталі на клею або склепується. Висновки обмоток електромагнітів через одну з схем випрямлення (не показано) підключаються до виходу електрогенератора.
Ротор 3 відокремлений від статора повітряним проміжком і несе парне число постійних магнітів 4, розташованих таким чином, що утворюються два паралельні ряди полюсів, рівновіддалених від осі генератора і чергуються по полярності в поздовжньому і поперечному напрямках (Фіг.2). Кількість полюсів в одному ряді задовольняє співвідношенню: n=10+4k, де k - ціле число, що приймає значення 0, 1, 2, 3 і т.д. У даному випадку (Фіг.1) n=14 (k=1) і відповідно загальна кількість постійних магнітних полюсів дорівнює 28. При обертанні електрогенератора кожна з котушок електромагнітів проходить над відповідним рядом полюсів, що чергуються. Постійні магніти та осердя електромагнітів мають форму таку, щоб мінімізувати втрати і досягти однорідності (наскільки це можливо) магнітного поля в повітряному зазорі при роботі електрогенератора.
Принцип дії електрогенератора, виконаного відповідно до цього винаходу, аналогічний принципу дії традиційного синхронного генератора. Вал ротора механічно пов'язаний із приводним двигуном (джерелом механічної енергії). Під дією крутного моменту приводного двигуна ротор генератора обертається з деякою частотою. При цьому в обмотці котушок електромагнітів відповідно до явища електромагнітної індукції наводиться ЕРС. Оскільки котушки окремого електромагніта мають різний напрямок обмотки і знаходяться у будь-який момент часу в зоні дії різних магнітних полюсів, то ЕРС, що наводиться, в кожній з обмоток складається.
У процесі обертання ротора магнітне поле постійного магніту обертається з деякою частотою, тому кожна обмоток електромагнітів поперемінно виявляється то в зоні північного (N) магнітного полюса, то в зоні південного (S) магнітного полюса. При цьому зміна полюсів супроводжується зміною напряму ЕРС в обмотках електромагнітів.
Обмотки кожного електромагніта з'єднані з пристроєм для випрямлення струму, яке зазвичай являє собою одну із стандартних випрямляльних схем, виконаних на діодах: двонапівперіодну із середньою точкою або одну з мостових схем.
На Фіг.3 представлена принципова електрична схема двонапівперіодного випрямляча з середньою точкою, для електрогенератора з трьома парами електромагнітів 10. На Фіг.3 електромагніти пронумеровані від I до VI. Один з висновків обмотки кожного електромагніту та різномінне з ним виведення обмотки протилежного електромагніта підключені до одного виходу 12 генератора; інші висновки обмоток названих електромагнітів підключені через діоди 11 до іншого виходу 13 генератора (при даному включенні діодів 12 вихід буде негативним, а вихід - 13 позитивним). Тобто якщо електромагніта I початок обмотки (В) підключається до негативної шини, то протилежного йому електромагніту IV до негативної шини підключається кінець обмотки (Е). Аналогічно для інших електромагнітів.
На Фіг.4-7 представлені різні мостові схеми випрямлення струму. З'єднання мостів, що випрямляють струм від кожного з електромагнітів, може бути паралельне, послідовне або змішане. Взагалі різні схеми використовують для перерозподілу вихідних струмових та потенційних характеристик електрогенератора. Один і той же електрогенератор, залежно від режимів експлуатації, може мати ту чи іншу схему випрямлення. Переважно, щоб електрогенератор містив додатковий перемикач, що дозволяє вибирати потрібний режим роботи (схему з'єднання мостів).
На Фіг.4 представлена принципова електрична схема електрогенератора з одним з мостових схем випрямлення струму. Кожен із електромагнітів I-VI підключений до окремого мосту 15, які у свою чергу з'єднані паралельно. Загальні шини підключені відповідно до негативного виходу електрогенератора 12 або до позитивного 13.
На Фіг.5 представлена електрична схема з послідовним з'єднаннямвсіх мостів.
На Фіг.6 представлена електрична схема зі змішаним з'єднанням. Мости, що випрямляють струм від електромагнітів: I та II; III та IV; V та VI, з'єднані попарно послідовно. А пари своєю чергою з'єднані паралельно через загальні шини.
На Фіг.7 представлена принципова електрична схема електрогенератора, у якій окремий міст випрямляє струм від пари діаметрально протилежних електромагнітів. Для кожної пари діаметрально протилежних електромагнітів однойменні висновки (в даному випадку «В») електрично з'єднані між собою, а висновки, що залишилися, приєднані до випрямляючого мосту 15. Загальна кількість мостів дорівнює m/2. Між собою мости можуть бути з'єднані паралельно та/або послідовно. На Фіг.7 зображено паралельне з'єднаннямостів.
Залежно від особливостей експлуатації електрогенератора ротор може розташовуватися як із зовнішнього боку статора, і усередині статора. На Фіг.8 зображена схема електрогенератора із зовнішнім виконанням ротора (10 електромагнітів; 36=18+18 постійних магнітів (k=2)). Конструкція та принцип дії такого електрогенератора аналогічні описаному вище.
Електрогенератор, виконаний відповідно до цього винаходу, може включати кілька секцій А, В і С (Фіг.9). Кількість таких секцій залежить від потужності джерела механічної енергії (привідного двигуна) та необхідних параметрів електрогенератора. Кожна із секцій відповідає одній з конструкцій, описаних вище. Електрогенератор може включати ідентичні секції, так і секції, що відрізняються один від одного числом постійних магнітів і/або електромагнітів або схемою випрямлення.
Переважно, щоб ідентичні секції були зрушені фазою відносно один одного. Це може досягатися, наприклад, початковим зсувом ротора в сусідніх секціях і кутовим зсувом статора електромагнітів в сусідніх секціях відносно один одного.
Приклади реалізації:
Приклад 1. Відповідно до цього винаходу був виготовлений електрогенератор для живлення електроприладів напругою до 36 В. Електрогенератор виконаний з зовнішнім ротором, що обертається, на якому розміщено 36 постійних магнітів (по 18 в кожному ряду, k=2), виготовлених зі сплаву Fe-Nd -В. Статор несе 8 пар електромагнітів, кожен з яких має по дві котушки, що містять по 100 витків дроту ПЕТВ діаметром 0,9 мм. Схема включення - бруківка, зі з'єднанням однойменних висновків діаметрально протилежних електромагнітів (Фіг.7).
зовнішній діаметр – 167 мм;
напруга на виході – 36 В;
максимальний струм – 43 А;
потужність – 1,5 кВт.
Приклад 2. Відповідно до цього винаходу був виготовлений електрогенератор для підзарядки блоків живлення (пара батарей на 24 В) для електромобілів міського типу. Електрогенератор виконаний з внутрішнім ротором, що обертається, на якому розміщено 28 постійних магнітів (по 14 в кожному ряду, k=1), виготовлених зі сплаву Fe-Nd-В. Статор несе 6 пар електромагнітів, кожен з яких має по дві котушки, що містять по 150 витків, намотаних проводом ПЕТВ діаметром 1,0 мм. Схема включення - двонапівперіодна із середньою точкою (Фіг.3).
Електрогенератор має наступні параметри:
зовнішній діаметр – 177 мм;
напруга на виході – 31 В (для зарядки 24 В блоку акумуляторів);
максимальний струм - 35А,
максимальна потужність – 1,1 кВт.
Додатково електрогенератор містить автоматичний регулятор напруги на 29,2 Ст.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Електрогенератор, що містить, принаймні, одну кругову секцію, що включає ротор з круговим магнітопроводом, на якому з однаковим кроком закріплено парну кількість постійних магнітів, що утворюють два паралельні ряди полюсів з поздовжньо і поперечно чергується полярністю, статор, що несе парне число підково , розташованих попарно навпроти один одного, пристрій для випрямлення електричного струму, де кожен з електромагнітів має по дві котушки з послідовно зустрічним напрямом обмотки, при цьому кожна з котушок електромагнітів розташована над одним з паралельних рядів полюсів ротора і кількість полюсів в одному ряду дорівнює n співвідношенню
n=10+4k, де k - ціле число, що приймає значення 0, 1, 2, 3 і т.д.
2. Електрогенератор по п.1, який відрізняється тим, що кількість електромагнітів статора m задовольняє співвідношення m n-2.
3. Електрогенератор по п.1, який відрізняється тим, що пристрій для випрямлення електричного струму містить діоди, підключені до, принаймні, одного з висновків електромагнітів обмоток.
4. Електрогенератор по п.3, який відрізняється тим, що діоди підключені за двопівперіодною із середньою точкою схемою.
5. Електрогенератор по п.3, який відрізняється тим, що діоди підключені за бруківкою.
6. Електрогенератор по п.5, який відрізняється тим, що кількість мостів дорівнює m, і вони з'єднані між собою послідовно, або паралельно, або послідовно-паралельно.
7. Електрогенератор по п.5, який відрізняється тим, що кількість мостів дорівнює m/2 і одні з однойменних виходів кожної пари діаметрально протилежних електромагнітів з'єднані між собою, інші підключені до одного мосту.
8. Електрогенератор за будь-яким з пп.1-7, який відрізняється тим, що ротор розташований із зовнішнього боку статора.
9. Електрогенератор за будь-яким з пп.1-7, який відрізняється тим, що ротор розташований усередині статора.
10. Електрогенератор по п.1, який відрізняється тим, що містить принаймні дві ідентичні секції.
11. Електрогенератор по п.10, який відрізняється тим, що принаймні дві секції зрушені по фазі відносно один одного.
12. Електрогенератор з п.1, який відрізняється тим, що містить, принаймні, дві секції, що відрізняються числом електромагнітів.
13. Електрогенератор по п.1, який відрізняється тим, що додатково містить блок регулятора напруги.
Dragons" Lord (2003)
Завдання:Побудувати кілька варіацій електромагнітного генератора, оцінити параметри входу і виходу, випробувати кілька ідей, які зазвичай зустрічаються в заявлених конструкціях інших дослідників, доторкнутися до індукційного процесу на смак і запах власними руками. Оцінити найкращі габарити магнітопроводу, топологію котушок знімання, габарити котушок, товщину дроту та кількість витків.
Було побудовано три принципово відмінні моделі генераторів з постійними магнітами. Перша - альтернатор зі шторками, в якій шторки з феромагнітного матеріалу комутують магнітний потік постійного магніту в осердя котушки індуктивності. Шторка переміщається у зазорі між магнітом і котушкою і здійснює комутацію магнітних ліній рахунок вікон у самій шторці. Малося на увазі, що шторка досить легка і на її обертання витрачається мало енергії, за рахунок чого процес генерації матиме хороший баланс у плані ККД (витрати на привід/потужність на виході). Постійні магніти закріплені нерухомо, котушки також закріплені нерухомо на станині пристрою. Переміщаються лише багатопелюсткові шторки.
Друга модель генератора без шторок. Рухома роторна частина містить постійні магніти. Котушки знімання енергії встановлені нерухомо на станині пристрою. Малося на увазі, що вигідно мати постійні магніти в роторі, т.к. на підтримку магнітного поля ми не витрачаємо зовнішню енергію, ми лише переміщаємо роторні магніти в просторі (крутимо ротор). Також у цій конструкції були випробувані модулі, що являють собою спарені котушки на замкнутому кільцевому сердечнику, згідно ідеї Ф-машини, де зустрічні потоки проти ЕРС взаємокомпенсуються. На жаль, фотографій другої моделі генератора не збереглося, хоча це була найцікавіша, практичніша та технологічніша версія з усіх трьох.
Третій варіант генератора містив нерухомі статорні магніти, встановлені в станині по колу, а роторна частина, що обертається, мала "на борту" котушки для знімання згенерованої енергії. Ідея пристрою була в наступному: оптимізовані котушки були легшими, ніж роторні магніти в другій версії пристрою, що мало на увазі зниження витрат на обертання такого ротора в зборі. Правда, з'являлася проблема з організацією струмознімання з ротора, що обертається, але вона була швидко вирішена за допомогою гнучких ламелей і двох струмопровідних доріжок на осі ротора.
Що вдалося з'ясувати:Насамперед, як людину, яка вперше створює генератор змінного струму, мене цікавили розмірності та інші параметри котушок. Я ставив цілком справедливе питання, - які будуть найбільш продуктивними? В експериментах я дуже швидко дійшов висновку, що співвідношення діаметрів найбільш прийнятне таке: якщо за одиницю взяти діаметр сердечника, то діаметр котушки буде трійкою. В експериментах з першим альтернатором використовувалися котушки на осерді 8 мм і, відповідно, діаметр котушок був 24 мм. Друга версія генератора мала котушки на сердечнику 10 мм і діаметр котушки 30 мм. Останні виглядали так:
Також було протестовано кілька котушок однакового розміру, але намотаних проводом різної товщини та побудовано графіки (таблиці) ефективності вихідної потужності. Результати були очікувані: чим більше товщина дроту, тим більша ефективність котушки за рівнем потужності, що віддається.Проте значення негаразд глобально відрізняються друг від друга, буквально кілька відсотків. Тому я не загострюю на цьому вашу увагу.
Друге питання стосувалося екранування магнітного потоку феромагнітними шторками. Загалом сам принцип. Чи екранується чи ізолюється певна область простору від магнітних ліній? Чи знищуються магнітні лінії? Що відбувається у системі з фізичної точки зору? Ці та інші питання були обкатані на примітивних сторонніх моделях із постійними магнітами та екранами різної форми. В результаті вдалося вивести жорстке правило: магнітні лінії неможливо знищити, - скільки ліній (умовно) вийшло з північного полюса, рівно стільки ж увійде в південний, ми можемо лише змінити траєкторію руху цих ліній у просторі, - вони будуть віддавати перевагу текти в більш магнітопроникному середовищі (нашій шторці), ніж у повітрі. Завдяки цим висновкам вже інакше дивишся на моделі альтернаторів зі шторками та їх конструкції. Потрібно відразу вкладати в девайс безперервний шлях прямування для магнітних ліній, які хочеться відвести з деякого об'єму простору, чим самим здійснити модуляцію магнітного потоку в цьому обсязі.
Далі постало питання з приводу необхідної товщини листа сталевої шторки. Підручник фізики говорить, що обсяг обмежений феромагнітним екраном із усіх боків ізольований від зовнішнього магнітного поля. Банальні експерименти показали, що це правило не завжди справедливе через недописаність. Недописаність стосується товщини (зрештою - обсягу) феромагнітного матеріалу, яким ми екрануємо. Умовно кажучи є питома величина скільки магнітних ліній може вмістити певний обсяг феромагнетика. Припустимо, умовно перетин екрану площею 1 квадратний див може вмістити у собі 100 магнітних ліній. Якщо ми подамо щільніше (потужне) магнітне поле, то феромагнетик увійде в насичення, - він не може вмістити більше 100 ліній і всі лінії, які перевищують своєю кількістю цю граничну величинувже не екрануватимуться нашим екраном. Вони його просто не помічатимуть і проходитимуть наскрізь. Таким чином, ніякого екранування не відбуватиметься, точніше матиме місце лише часткове екранування.
У зв'язку із вищеописаними умовами пропонується наступна модель удосконаленого альтернатора зі шторками для тих, хто хоче таку збудувати. Важливо зробити шторки із досить товстого листа з гарною проникністю. Будуть деякі проблеми технологічного характеру з гнучкою, щоб нерухомий магніт статора виявився усередині такої "квітки". До речі, застосування кільцевих магнітів це моє удосконалення, яке до цього не застосовувалося. Кільцевий магніт дозволяє усунути опір обертанню шторки з нерівномірними краями, т.к. у будь-якій точці на колі обертання, з погляду шторки – маємо однакову інтенсивність магнітного поля. Всі відомі мені моделі подібних альтернаторів мали дискретні статори магніти, що робить їх апріорі непрацездатними. Оцінку загальної ефективності запропонованої моделі давати не беруся. Все покаже досвід, якщо ви такий проведете. Хай щастить.
Далі пару слів по другій моделі генератора з роторними магнітами, що обертаються. У ході експериментів закрався сумнів в одній істині, яку пропагує наша освіта. Зокрема, вважається, що магнітне полі в замкнутому сердечнику однаково у будь-якому довільному перерізі, т.к. магнітні лінії начебто замкнуті і індукційне перетворення у звичайному трансформаторі мислять через роботу певної кількості цих магнітних ліній. Тобто, з погляду сучасної науки не важливо, де саме намотати вторинку на кільцевому сердечнику трансформатора, т.к. нібито завжди однакова кількість магнітних ліній пронизуватимуть площу, охоплену однаковою кількістю витків, і отже, вироблятимуть однакову ЕРС.
Але до замкнених сердечників ми ще повернемося. Покажемо, що той самий сумнів можна висловити і щодо незамкнених стрижневих сердечників. Був проведений додатковий експеримент, де дуже короткий соленоїд в осьовому напрямку був використаний як датчик для вимірювання ЕРС, що наводиться, вздовж відносно довгого стрижневого сердечника. З'ясувалося очевидне: сила магнітного поля зменшується вздовж осі сердечника, як і належить всім полям назад квадрату відстані. Класика трактує це так: мовляв магнітні лінії не всі досягають протилежного кінця нашого феромагнітного стрижня, а багато хто виходить з нього раніше, через бічну поверхню і повертається повітрям. Тим самим до кінця осердя ліній менше, ніж було на початку. Це твердження є цілком хибним, що також було додатково доведено на кільцевих сердечниках у пізніших експериментах. Насправді сердечник нічим не відрізняється від будь-якого іншого середовища, і поле поширюється і згасає в ньому за класичною величиною, обернено пропорційною квадрату відстані. Магнітне поле некоректно розглядати з погляду механістичної моделі та з погляду парадигми магнітних ліній зокрема.
У зв'язку з цими відкритими новими даними були винайдені конічні котушки. Котушка мотається на звичайний стрижневий сердечник і кожен наступний шар робиться коротшим в осьовому напрямку. Строго кажучи, квадрат відстані обумовлює гіперболічний закон зменшення щільності поля, що графічно на епюрі буде відповідати і геометрії зовнішньої лінії контуру котушки. Але умовно апроксимуючи ми можемо робити її суто конічною без кривизни. Відмінність зрештою незначна. Все сказане справедливо і для котушок на замкнених кільцевих сердечниках. Віддача від конічної котушки, намотаної моїм методом майже вдвічі більше, ніж від класичної циліндричної. У пізніші періоди своєї роботи, коли база моїх знань охопила достатню кількість усіляких винахідників та їхніх девайсів, я спостерігав у деяких із них аналогічний підхід до топології котушок. Дуже шкода, що цей факт не висвітлюється наукою.
Варто згадати ще одне важливе удосконалення, яке слід застосовувати у найширшому спектрі випадків. Я говорю про феромагнітний екран на магніті зі зворотного боку від робочої зони (на малюнку вище два таких "млинці" позначені пунктиром). Подібні екрани зміщують уявний центр магнітного поля у бік, протилежний екрану, чим, як би підсилюють магніт. Приріст ККД за такого вдосконалення буде досить високий.
Буквально кілька слів скажу про модулі Ф-машини. Вони виявилися зовсім неефективними та бездарними. Справа в тому, що первинний потік поділяється на два русла. Тобто математично ми маємо в кожному плечі потік, що дорівнює одній другій від загального. Далі знаємо, що вищий напруга, то вищий струм за умови, що є навантаження. Не вдаючись у точні розрахунки, вважатимуться ці дві величини (напруга і струм, що видаються під навантаженням) прямо пропорційними. Отже, умовно кажучи, якщо напруга впаде вдвічі, те й струм впаде вдвічі, т.к. немає вже того потужного диполя, який би цей струм підтримав. І пам'ятаючи, що потужність це твір напруги і струму, і знаючи, що у кожному плечі ми знизили первинний потік двічі, ми отримуємо, що кінцева потужність падає у тому плечі в 2х2=4 разу. Звідси вся неефективність цієї ідеї.
Третя модель, звичайно, підняла ефективність, але всі три моделі ясно показали, що основна шкода системі завдає зворотного шкідливого впливу при навантаженні вихідних котушок. І що більше вихідних котушок встановлено, то яскравіше можна побачити цей негативний ефект.
Для підвищення продуктивності подібних пристроїв можу порекомендувати підвищувати питому потужність постійних магнітів (застосовувати NdFeB) разом із зменшенням їхньої загальної маси (мається на увазі друга модель генератора), а також збільшувати швидкість модуляції магнітного потоку, тобто. швидкість обертання, що можна зробити, застосувавши високооборотні та економічні двигуни вітчизняного виробництва:
 |
| Рекомендую такі моторчики вітчизняного виробництва (ДПМ і ДПР). |
Отримати загальне ККД пристрою понад 100% в умовах існування зворотного ЕРС мені бачиться дуже проблематичним. Швидше навіть неможливим. Зворотна ЕРС - це не особливість випробуваних генераторів, - це особливість самого процесу індукції, того методу "видобування" електрики, який зараз використовує людство. Тому, з механічними генераторами я працювати припиняю і йду досліджувати область статичних (без рухомих частин) систем. А вам бажаю всього найкращого, тому що у будь-якому випадку, ККД подібних удосконалених електромагнітних генераторів буде набагато вищим за класичні. Також, вважаю, важливо було донести до читача мої знахідки, бо вони можуть застосовуватись у найширшому спектрі пристроїв.
Те, що генератор на неодимових магнітах, наприклад, вітрогенератор, є корисним, вже ні в кого не викликає сумнівів. Якщо навіть усі прилади в будинку і не вдасться забезпечити енергією в такий спосіб, то при тривалому використанні він покаже себе з виграшного боку. Виготовлення приладу своїми руками зробить експлуатацію ще економічнішою та приємнішою.
Характеристики неодимових магнітів
Але давайте спочатку з'ясуємо, що являють собою магніти. Вони з'явилися недавно. Придбати в магазині магніти можна було з 90-х років минулого століття. Виготовлені вони з неодиму, бору та заліза. Основним елементом, звичайно, є неодим. Це метал лантоноїдної групи, за допомогою якого магніти набувають величезної сили зчеплення. Якщо взяти дві штуки великого розміру та притягнути одна до одної, то розчепити їх буде майже неможливо.
У продажу переважно, звичайно, зустрічаються мініатюрні види. У будь-якому сувенірному магазині можна знайти кульки (або іншу форму) із цього металу. Висока ціна неодимових магнітів пояснюється складністю видобутку сировини та технології її виробництва. Якщо кулька діаметром 3-5 міліметрів обійдеться всього в кілька рублів, то за магнітик діаметром від 20 міліметрів і вище доведеться викласти 500 і більше рублів.
Неодимові магніти одержують у спеціальних печах, де процес відбувається без доступу кисню, у вакуумі або атмосфері з інертним газом. Найпоширеніші - це магніти з аксіальним намагнічуванням, у яких вектор поля спрямований вздовж однієї з площин, де вимірюється товщина.
Характеристики неодимових магнітів дуже цінні, але легко можна зіпсувати без можливості відновлення. Так, сильний удар здатний позбавити їх усіх властивостей. Тому потрібно намагатися уникати падіння. Також у різних видівє своя температурна межа, яка варіюється від вісімдесяти до двохсот п'ятдесяти градусів. При температурі вище за граничну магніт втрачає свої властивості.
Правильне та акуратне використання є запорукою збереження якостей протягом тридцяти років і більше. Природне розмагнічування становить лише один відсоток на рік.
Застосування неодимових магнітів
Їх часто використовують у дослідах у галузі фізики та електротехніки. Але і практично ці магніти знайшли вже широке застосування, наприклад, у промисловості. Нерідко їх можна знайти у складі сувенірної продукції.
Високий ступінь зчеплення робить їх дуже корисними під час пошуку предметів із металу, що знаходяться під землею. Тому багато пошукових систем використовують обладнання із застосуванням неодимових магнітів, щоб знаходити техніку, що залишилася з воєнних часів.
Якщо старі акустичні колонки ледве працюють, то іноді варто до феритових магнітів прикласти неодимові, і апаратура знову чудово зазвучить.
Так і на двигуні чи генераторі можна спробувати замінити старі магніти. Тоді є шанс, що техніка запрацює набагато краще. Споживання навіть знизиться.
Людство вже давно шукає На неодимових магнітах, як дехто вважає, технологія цілком може набути реальних обрисів.
Вертикально орієнтований вітрогенератор у готовому вигляді
До вітрогенераторів, особливо в Останніми роками, знову поновився інтерес. З'явилися нові моделі, зручніші та практичніші.
Ще недавно головним чином використовувалися горизонтальні вітрогенератори, що мають три лопаті. А вертикальні види не поширювалися через сильне навантаження на підшипники вітроколеса, внаслідок чого виникало збільшене тертя, що поглинає енергію.
Але завдяки використанню принципів магнітної левітації вітрогенератор на неодимових магнітах став застосовуватися саме вертикально-орієнтований, з вираженим вільним інерційним обертанням. В даний час він довів свою більш високу ефективність у порівнянні з горизонтальним.
Легкий старт досягається завдяки принципу магнітної левітації. А завдяки багатополюсності, що дає Номінальну напругуна малих оборотах вдається відмовитися від редукторів повністю.
Деякі прилади здатні почати роботу, коли швидкість вітру складає всього півтора сантиметра в секунду, а при досягненні всього трьох-чотирьох метрів в секунду, вона може вже дорівнювати потужності приладу, що виробляється.
Галузь застосування
Таким чином, вітрогенератор, залежно від своєї потужності, здатний забезпечити енергією різні будівлі.
Міські квартири.
Приватні будинки, дачі, магазини, мийки.
Дитячі садки, лікарні, порти та інші міські установи.
Переваги
Прилади купують у готовому вигляді або виготовляють самостійно. Купивши вітрогенератор, його залишається лише встановити. Всі регулювання та центрування вже пройдено, проведено випробування за різних кліматичних умов.
Неодимові магніти, які використовуються замість редуктора та підшипників, дозволяють досягти наступних результатів:
скорочується тертя, та підвищується термін експлуатації всіх деталей;
зникає вібрація та шум приладу при роботі;
собівартість зменшується;
економиться електроенергія;
зникає необхідність регулярно обслуговувати прилад.
Вітрогенератор можна придбати із вбудованим інвертором, який заряджає батарею, а також із контролером.
Найбільш поширені моделі
Генератор на неодимових магнітах може бути виготовлений одинарному або подвійному кріпленні. Крім основних неодимових, конструкції можуть бути передбачені додаткові феритові магніти. Висоту крила роблять різну, переважно від одного до трьох метрів.
Більш потужні моделі мають подвійне кріплення. Вони також встановлюються додаткові генератори на феритових магнітах і є різна висота крила і діаметр.
Саморобні конструкції
Враховуючи те, що придбати генератор на неодимових магнітах, що працює від вітру, далеко не всім по кишені, часто наважуються на спорудження конструкції своїми руками. Розглянемо різні варіантипристроїв, які легко можна зробити самостійно.
Вітрогенератор своїми руками
Має вертикальну вісь обертання, має від трьох до шести лопатей. У конструкцію входять статор, лопаті (нерухомі та обертові) і ротор. Вітер впливає на лопаті, вхід у турбіну та вихід із неї. Як опору іноді використовують автомобільні маточини. Такий генератор на неодимових магнітах є безшумним, залишається стабільним навіть за сильного вітру. Йому не потрібна висока щогла. Рух починається навіть за дуже слабкого вітру.
Яким може бути пристрій нерухомого генератора
Відомо, що електрорушійна сила через провід генерується за допомогою зміни магнітного поля. У сердечнику нерухомого генератора створюється шляхом електронного керування, не механічно. Генератор керує потоком автоматично, діючи резонансно та споживаючи дуже малу потужність. Його коливання відхиляють убік магнітні потоки залізних чи феритових сердечників. Чим більша частота коливань, тим сильніша потужність генератора. Запуск здійснюється шляхом короткочасного імпульсу на генератор.
Як зробити вічний двигун
На неодимових магнітах переважно однотипні за принципом дії. Стандартним варіантом є аксіальний тип.
За його основу береться маточина з автомобіля з гальмівними дисками. Така база стане надійною та потужною.
При вирішенні її використовувати маточину слід повністю розібрати і перевірити, чи достатньо там мастила, а при необхідності очистити іржу. Тоді готовий прилад буде приємно пофарбувати, і він набуде «домашнього», доглянутого вигляду.
В однофазному приладі полюси повинні мати однакову кількість із кількістю магнітів. У трифазному повинно дотримуватися співвідношення двох до трьох чи чотирьох до трьох. Магніти розміщують із чергуванням полюсів. Вони мають бути точно розташовані. Для цього можна накреслити на папері шаблон, вирізати і точно перенести на диск.
Щоб полюси не переплутати, маркером роблять позначки. Для цього магніти підносять однією стороною: ту, що притягує, позначають знаком "+", а ту, що відштовхує, - "-". Магніти повинні притягуватись, тобто ті, що розташовані один навпроти одного, повинні мати різні полюси.
Зазвичай використовується суперклей або подібний до нього, а після наклейки заливають ще епоксидною смолою для збільшення міцності, попередньо зробивши «бордюрчики», щоб вона не витекла.
Три-або однофазний
Генератор на неодимових магнітах зазвичай роблять конструкція при навантаженні працюватиме з вібрацією, так як не забезпечиться постійна віддача струму, через що вийде стрибкоподібна амплітуда.
Зате за трифазної системи в будь-який час гарантується постійна потужністьзавдяки компенсації фаз. Тому ні вібрації не виникатиме, ні гудіння. А ефективність роботи стане на п'ятдесят відсотків вищою, ніж з однією фазою.
Намотування котушки та інше складання
Розрахунок генератора на неодимових магнітах переважно робиться на око. Але краще, звичайно, досягати точності. Наприклад, для тихохідного пристрою, де зарядка акумулятора починала б функціонувати при 100-150 оборотах за хвилину, потрібно від 1000 до 1200 витків. Загальна кількість поділяється на кількість котушок. Стільки потрібно витків у кожну з них. Котушки намотують по можливості найбільш товстим проводом, так як при меншому опорі струм буде більше (при великій напрузі опором весь струм забереться).
Зазвичай використовують круглі, але краще мотати котушки витягнутої форми. Внутрішній отвір повинен дорівнювати діаметру магніту або бути більшим за нього. Крім того, оптимальний магніт вийде у вигляді прямокутника, а не шайби, так як у перших магнітне поле розтягнуте по довжині, а в останніх зосереджено в центрі.
Товщину статора роблять рівною товщині магнітів. Для форми можна використовувати фанеру. На її дні та поверх котушок розміщують склотканину для міцності. Котушки з'єднують між собою, і кожну фазу виводять назовні для з'єднання потім трикутником або зіркою.
Залишається зробити щоглу та надійну основу.
Звісно, це не вічний двигун на неодимових магнітах. Однак економія під час використання вітрогенератора буде забезпечена.
Надіслав:
Частина 1. Докладно розглянуто виготовлення класичного низькооборотного генератора на постійних магнітах потужністю близько 35Вт за 200 об/хв і близько 160Вт за 400 об/хв.
1. Введення
Це інструкція з виготовлення генератора на постійних магнітах (ГПМ), що видає змінний струм. Він генерує не «промислову» напругу 220В, а низьку змінна напругаза трьома фазами, яке потім випрямляється і подається на вихід у вигляді постійного струму з параметрами, що підходять для зарядки батарей 12В.
Подібні генератори широко використовуються в саморобних міні-ГЕС, вітряках та інших електростанціях, виготовлених своїми руками. Опис розроблений доктором Смейлом Хеннасом, опублікований на сайті відомого шотландського самороба і автора численних посібників Х'ю Пігота.
Цей генератор на постійних магнітах складається з наступних вузлів:
1. Сталеві осі та цапфи (shafts and spines)
2. Статор, що містить котушки з дроту (Stator)
3. Два магнітні ротори (magnet rotor)
4. Випрямляч (rectifier)
Статор містить шість котушок мідного дроту, залитих епоксидною смолою. Корпус статора закріплений цапфами та не обертається. Провід від котушок підключений до випрямляча, який виробляє постійний струмдля заряджання батарей 12В. Випрямляч прикріплений до алюмінієвого радіатора, щоб не перегрівався.
Магнітні ротори закріплені на складовій конструкції, що обертається на осі. Задній ротор встановлений за статором та закритий ним. Передній ротор знаходиться зовні та прикріплений до заднього ротора довгими спицями, що проходять через центральний отвір статора. У разі використання генератора на постійних магнітах з вітряком, на тих же спицях монтуватимуться лопаті вітряка. Вони обертатимуть ротори і таким чином переміщатимуть магніти вздовж котушок. Змінне магнітне поле роторів генерує струм у котушках.
Цей генератор на постійних магнітах спроектований для використання із невеликим вітрогенератором. Для того, щоб зробити сам вітровий генератор, потрібні такі вузли:
Щогла: сталева труба, закріплена тросами (Tower)
«Обертова головка», яка встановлюється на верхівці щогли
Хвіст для повороту вітряка за вітром (tail)
Набір лопатей (blades)
Генератор на постійних магнітах працює на малих обертах. На графіці нижче показано потужність генератора при зарядці 12В батареї. При 420 об/хв він видає 180 Вт = 15А х 12В
При більшої швидкостігенератор віддавати більшу потужність. Але більший струм розігріває котушки та К.П.Д. падає. Для використання генератора для більших обертів краще мотати котушки іншим проводом, товстішим і робити менше витків у котушці. Але при цьому на малих оборотах генератор працюватиме погано.
Для того, щоб використовувати даний генератор на великій і малій швидкості, можна змінювати спосіб з'єднання котушок: із зірки перемикатися на трикутник і навпаки.
На графіці представлена залежність вихідної потужності швидкості при різних типах з'єднання. "Зірка" починає працювати при низькій швидкості (170 об/хв). «Трикутник» видає більше потужності, але при великих оборотах. Зірка хороша за малого вітру, трикутник – за великого.
Якщо збільшити розміри генератора на постійних магнітах, то за тих же швидкостях він зможе видавати більше потужності.
Увага
При виготовленні генератора на постійних магнітах звертайте особливу увагу на кріплення магнітів - за жодних умов вони не повинні відокремлюватися від посадкового місця! Магніт, що бовтається, починає розпарює корпус статора і незворотно пошкоджує генератор.
Строго дотримуйтесь інструкцій з заливки ротора – в жодному разі не обмежуйтеся просто приклеюванням магнітів до сталевих дисків.
При складанні не бийте по ротору молотком
Залишайте як мінімум 1 мм зазор між роторами та статором (за важких умов експлуатації зазор треба збільшити)
Не використовуйте генератор на постійних магнітах на швидкості понад 800 об/хв. (При поворотах вітряка на такій скрості у ньому виникають гіроскопічні сили, які можуть зігнути осі та викликати торкання магнітами ротора)
Не прикріплюйте лопаті безпосередньо до зовнішнього ротора, кріпіть лише на спиці.
При кріпленні лопат до спиць тримайте генератор так, щоб його вісь обертання була вертикально, ні в якому разі не горизонтально.
Ротор, вузол підшипника, профіль з віссю
Матеріали для відливальних форм та оснащення.- Підлогові дошки та клей по дереву
- Наждаковий папір, воскове полірування (якщо є – поліуретановий лак + рідина для його зняття)
- Пензлики для малювання, губка для їх очищення
- Фанера 13 мм для оснастки та форм
- Сталевий стрижень або трубка для намотування
- Шматочки товстого металевого листа
Інструменти
- Захисні окуляри, маска, рукавички
- Верстат з лещатами
- Зварювальний апарат
- Кутова шліфувальна машина
- ножівка, молоток, пробійник, зубило
- рулетка, циркуль, транспортир
- гайкові ключі: 8, 10, 13, 17, 19 мм, по 2 кожного типу
- комір і мітчик М10 для отворів в магнітному роторі
- мідний дріт для позиціонування магнітів
- вертикальний свердлильний верстат
- свердла 6, 8, 10, 12 мм
- насадка для дриля для отворів 25 мм, 65 мм
- токарний верстат по дереву
- різець для токарного верстата
- лобзик по дереву
- ваги для зважування епоксидки. Розпилювач для каталізатора, пластикові ванни, ножиці.
- паяльник, припій з флюсом, кусачки, гострий ніж
У цьому розділі описано виготовлення спеціальних пристроїв(оснащення) та форм для виливки. Існує маса способів виготовлення таких пристроїв, описаний тут один з них. Виливальні форми та оснащення для генератора на постійних магнітах можна використовувати багаторазово.
3.1 Намотувальна машинка
Статор генератора містить 6 котушок по 100 витків мідного дроту.
Котушки виготовляються намотуванням на фанерний шаблон. Шаблон змонтований на кінці ручки між фанерних щічок.
Робимо ручку
Відрізаємо шматочок сталевої пластини 60х30х6мм (плюс-мінус) і надійно прикріплюємо її (або приварюємо) до кінця ручки, як показано нижче.
Свердлимо 2 отвори діаметром 6мм на відстані 40 мм один від одного
Вирізаємо 3 шматки 13-мм фанери, як на малюнку нижче
Шаблон має розміри 50х50мм, товщина 13 мм. Краї заокруглені. Дві щічки – 125 х 125 мм, з вирізами завглибшки 20мм вгорі та внизу. Вирізи потрібні для того, щоб після намотування зафіксувати котушку ізолентою.
Збираємо всі деталі, як показано нижче та свердлимо наскрізні отвори для болтів, діаметр 6мм, на відстані 40 мм. Найкраще використовувати вертикальний свердлильний верстат.
Вставте два болти крізь отвори в сталевій пластині і зберіть усю конструкцію, шаблон між щічками. Найкраще використовувати барашкові гайки.
Шаблон для отворів кріплення.
Магнітні ротори монтуються на підшипниковому вузлі (bearing hub). У вузла є фланець з отворами. Наприклад, це може бути 4 отвори, розташовані на колі діаметром 102 мм (англійською є спеціальний термін pitch circle diameter, PCD). Або ви можете спроектувати іншу кількість отворів залежно від вузла підшипника. Далі ми розглядаємо PCD 102 мм.
PCD шаблон буде використовуватися для свердління отворів у роторі, а також для балансування ротора. Отвори повинні бути розмічені та просвердлені з граничною точністю.
a) виріжте квадратну сталеву пластину 125 х 125 мм
b) проведіть діагоналі та накерніть центр
c) розведіть циркуль на радіус 51 мм, проведіть коло
d) діаметр кола дорівнює PCD
e) накерніть 2 точки перетину кола та однієї з діагоналей
f) розведіть циркуль на 72 мм (цифра правильна для PCD 102 мм). Розмітьте на колі дві точки рівно на відстані 72 мм від двох попередніх.
g) Просвердліть чотири отвори на відстані 72 мм один від одного, спочатку використовуйте свердло маленького діаметру.
Шаблон для позиціонування магнітів
a) Розмітте центр фанерної заготівлі
b) Проведіть з розміченої точки 3 кола діаметром 50мм, 102 мм та 200м
c) Проведіть 2 паралельні лінії як дотичні до кола 50 мм (на малюнку вгорі)
d) Проведіть ще 3 пари паралельних лінійпід 45 і 90 градусів до першої пари.
e) Використовуючи лінії, розмітте місця для магнітів, і виріжте шаблон жирної лінії (рисунок вище)
f) Проведіть лінію між центрами двох протилежних магнітів
g) Покладіть сталевий PCD шаблон для отворів кріплення на 102-мм коло, вирівняйте його щодо лінії між центрами магнітів, і просвердліть отвори крізь отвори в сталевому шаблоні.
3.3 Форми та оснащення: Виготовлення відливальних форм
Приступаємо до виготовлення форм для виливки ротора та статора. Вони можуть бути виготовлені з дерева чи алюмінію. Інший спосіб – виліпити форми з глини та вирівняти на гончарному колі, як горщик. Поверхня форми буде зовнішньою поверхнею статора чи ротора. Потім усередині форми буде додано склопластикові вставки. Поверхня форми має бути максимально гладкою.
Форми мають бути міцні. Статор або ротор нелегко вибити з форми після застигання може знадобитися пара ударів киянкою.
Виріжте кілька дисків із дошки для підлоги (мал. нижче), близько 500мм в діаметрі.
У всіх дисках, крім одного, виріжте круглі отвори діаметром 360мм, щоб отримати кільця.
На диску, що залишився, накресліть коло 360 мм в діаметрі
Просвердліть 12 мм отвір у центрі диска
Приклейте кільця до диска, щоб вийшов стос висотою 60мм. Мастіть більше клею всередині.
Виріжте диск із 15-мм фанери діаметром 140 мм, просвердліть отвір 12 мм у його центрі
Просунувши 12 мм болт крізь обидва отвори, приклейте маленький диск до центру великого. Мастіть більше клею по краях диска
Додайте конструкцію до ще одного саморобного диска, або до диска токарного верстата, або до колеса. Загалом вам потрібно те, що на малюнку нижче називається faceplate (утримувач).
Повертаючи тримач, намалюйте олівцем кружечок у його центрі.
Просвердліть 12 мм отвір у цьому центрі. Дриль повинен бути строго паралельний осі.
Прикрутіть склеєні диски (далі називатимемо це заготовкою) до тримача 12мм болтом. Додатково закріпіть чотирма шурупами.
Перевірте обертання заготовки. Для цього треба тримати олівець біля поверхні, коли обертається заготовка. Якщо олівець залишає мітку, отже, на поверхні тут опуклість. Послабте шурупи та вставте шматочки паперу між тримачем та заготовкою на протилежній поверхні заготовки навпроти олівцевих міток. Закрутіть шурупи та спробуйте повторити все знову
Тепер можна обробити заготівлю різцем.
Виріжте рівну поверхню на внутрішній стороні заготовки.
Зробіть фаску в 7 градусів на внутрішній поверхні
Загальний діаметр внутрішньої частини має бути 380 мм
Діаметр плоскої частини 360мм (див. малюнок нижче)
Внутрішні кути закруглені, негострі
Внутрішній диск сточіть до діаметра 130мм. Кути також закруглені (малюнок нижче)
Перевірте, що котушка входить на своє місце вільно – якщо ні, то або трохи розточіть внутрішню поверхню, або зменшіть діаметр внутрішнього диска.
Зніміть заготовку з токарного верстата.
Просвердліть 4 отвори в центральній частині (вони потрібні для поділу зовнішньої і внутрішньої форм статора, внутрішня форма описана в наступному розділі). Забийте маленькі шматочки фанери на звороті отворів, щоб зробити «упор».
3.3.2 Внутрішня форма статора.Виріжте диски діаметром 370 мм
Просвердліть 12 мм отвір у центрі кожного
Склейте їх у стопку (рис. вище), скріпіть 12 мм болтом
Стопка повинна бути мінімум 45 мм завтовшки, краще 50 мм
Пройдіться 20-градусним різцем по краю, зріжте кут так, щоб діаметр зменшився з 368 мм до 325 мм.
Перевірте, що зовнішня форма сідає на внутрішню форму із зазором 6мм по краю. Потім зніміть внутрішню форму зі верстата.
Позначте дві лінії на більшій поверхні форми, на відстані 340 мм одна від одної.
Зріжте фаски, як на малюнку нижче
Фаски дозволять зробити в цих місцях напливи заливного матеріалу і тим самим посилити місця кріплення статора.
3.3.3 відливальна форма для ротора.Для генератора потрібно 2 магнітні ротори. Виливкова форма для них потрібна одна, але краще мати дві для прискорення процесу.
Зовнішня форма для ротора (рис.нижче) схожа на зовнішню форму для статора, але простіше:
Використовуючи шаблон для отворів кріплення (про яке говорилося вище), просвердліть 4 отвори для подальшого кріплення магнітних роторів.
Виливка магнітного ротора вимагає також внутрішньої форми (мал. нижче), з такою ж розміткою кріпильних отворів.
Усі форми треба зачистити наждачкою, щоб отримати дуже гладку поверхню, яку треба фінально обробити затиркою поліуретановою губкою, змащеною воском.
Не треба фарбувати форми: при нагріванні фарба потріскається та зіпсує поверхню виливка.
3.3.4 шаблони для статора
Шаблон для штифтів.
При заливанні в статор потрібно закласти 4 штифти, що підтримують 8 мм. Для того, щоб вони не перекосилися, поки сохне епоскидка, їх кріплять на місцях за допомогою шаблону, який ми зараз виготовимо. Шаблон виготовляється з дерев'яного бруска 380 х 50 х 25 мм. Розміри повинні бути точно витримані, інакше штифти потім не збігатимуться з кріпильними цапфами.
a) розмітте центр бруска на найбільшій грані (мал. нижче)
b) намалюйте циркулем дві дуги радіусом 178 мм.
c) намітьте по 2 точки на кожній дузі, на відстані 30 мм одна від одної та в 10 мм від краю.
d) Просвердліть 4 отвори 8 мм, найкраще за допомогою свердлильного верстата
e) Акуратно зашкурьте вихідні отвори від задирки, щоб не залишати сліду на виливку.
Паперовий шаблон
Для виготовлення статора використовується так званий порошковий скломат (скломатеріал із порошковим сполучним). Щоб вирізати з нього складові статора, зробіть паперові шаблони. Їх можна обвести фломастером і вирізати фігуру, що вийшла, зі скломата.
Оберніть форму аркушем паперу і намітьте край.
Далі буде.