Генератор на неодимови магнити. Вечен двигател на неодимови магнити. Генератор с постоянен магнит

Изпратен от:

Част 1. Производството на класически нискоскоростен генератор на базата постоянни магнитиоколо 35W при 200 rpm и около 160W при 400 rpm.

1. Въведение

Това е ръководство за създаване на генератор с постоянен магнит (PMG), който произвежда променлив ток. Той не генерира "промишлено" напрежение от 220V, а ниско променливо напрежение в три фази, което след това се коригира и се подава към изхода във формата постоянен токс параметри подходящи за зареждане на акумулатори 12V.

Такива генератори се използват широко в домашни мини-водноелектрически централи, вятърни мелници и други електроцентрали, направени сами. Описание, разработено от д-р Смейл Хенас, публикувано на уебсайта на известния шотландски DIYer и автор на множество ръководства Hugh Pigot.

Този генератор с постоянен магнит се състои от следните компоненти:

1. Стоманени оси и цапфи (валове и шипове)
2. Статор, съдържащ намотки от тел (Статор)
3. Два магнитни ротора (магнитен ротор)
4. Токоизправител

Статорът съдържа шест намотки от медна тел, напълнена с епоксидна смола. Корпусът на статора е фиксиран с цапфи и не се върти. Проводниците от намотките са свързани към токоизправител, който произвежда постоянен ток за зареждане на 12V батерии. Токоизправителят е прикрепен към алуминиев радиаторза да не прегрее.

Магнитните ротори са фиксирани върху композитна конструкция, въртяща се по оста. Задният ротор е монтиран зад статора и е затворен от него. Предният ротор е отвън и е прикрепен към задния ротор чрез дълги спици, преминаващи през централния отвор на статора. В случай на използване на генератор с постоянен магнит с вятърна мелница, лопатките на вятърната мелница ще бъдат монтирани на същите спици. Те ще въртят роторите и по този начин ще движат магнитите по намотките. Променливото магнитно поле на роторите генерира ток в намотките.

Този генератор с постоянен магнит е предназначен за използване с малка вятърна турбина. За да направите самия вятърен генератор, имате нужда от следните възли:

Мачта: стоманена тръба, фиксирана с кабели (кула)
"Въртяща се глава", която е монтирана на върха на мачтата
Опашка, за въртене на вятърна мелница във вятъра (опашка)
Комплект остриета (остриета)

Генераторът с постоянен магнит работи на ниска скорост. Графиката по-долу показва мощността на генератора при зареждане на 12V батерия. При 420 оборота в минута произвежда 180 вата = 15A x 12V

При по-високи скорости генераторът произвежда повече мощност. Но повече ток загрява намотките и ефективността. пада. За да използвате алтернатора за високи скорости, е по-добре да навиете намотките с различен проводник, по-дебел и да правите по-малко навивки в намотката. Но в същото време при ниски скорости генераторът ще работи зле.

За да използвате този генератор при висока и ниска скорост, можете да промените начина на свързване на намотките: да превключите от звезда към триъгълник и обратно.

Графиката показва зависимостта на изходната мощност от скоростта за различни видове връзка. "Star" започва да работи при ниска скорост (170 оборота в минута). "Триъгълник" произвежда повече мощност, но само при високи скорости. Звездата е добра с малък вятър, триъгълникът с голям.

Ако увеличите размера на генератора с постоянен магнит, тогава при същите скорости той може да произвежда повече мощност.

внимание

Когато произвеждате генератор с постоянен магнит, обърнете специално внимание на закрепването на магнитите - в никакъв случай не трябва да се отделят от седалката! Висящият магнит започва да разкъсва корпуса на статора и необратимо поврежда генератора.

Следвайте стриктно инструкциите за отливане на ротора - в никакъв случай не се ограничавайте до просто залепване на магнити към стоманени дискове.
Когато сглобявате, не удряйте ротора с чук
Оставете поне 1 mm разстояние между роторите и статора (по-голямо разстояние за тежки приложения)
Не работете с генератора с постоянен магнит при скорости над 800 об./мин. (Когато вятърната мелница се върти с тази скорост, в нея възникват жироскопични сили, които могат да огънат осите и да накарат магнитите да докоснат ротора)
Не прикрепяйте лопатките директно към външния ротор, прикрепете само към спиците.
Когато прикрепяте лопатките към спиците, дръжте генератора така, че оста му на въртене да е вертикална, никога хоризонтална.

Ротор, лагерен възел, профил с ос

• Подови дъски и лепило за дърво


• Шмиргел, восъчно полиране (ако има - полиуретанов лак + течност за отстраняването му)


• Четки за рисуване, гъба за почистването им


• Шперплат 13 мм за инструментална екипировка и форми


• Стоманен прът или тръба за навиване


• Парчета дебел метален лист

Инструменти

• Очила, маска, ръкавици


• Работна маса с менгеме


• Машина за заваряване


• ъглошлайф


• ножовка, чук, перфоратор, длето


• рулетка, пергел, транспортир


• гаечни ключове: 8, 10, 13, 17, 19 мм по 2 бр.


• копче и кран M10 за отвори в магнитния ротор


• меден проводник за позициониране на магнита


• машина за вертикално пробиване


• свредла 6, 8, 10, 12 мм


• свредло за пробиване на отвори 25 мм, 65 мм


• струг за дърво


• стругова фреза


• прободен трион за дърво


• везни за претегляне на епоксидна смола. Пръскачка за катализатор, пластмасови тави, ножица


• поялник, спойка с флюс, резачки за тел, остър нож

Този раздел описва производството на специални устройства (такелаж) и форми за леене. Има много начини за производство на такива устройства, един от тях е описан тук. Формите за отливане и инструментите за генератор с постоянен магнит могат да се използват повторно.

3.1 Навиващо устройство

Статорът на генератора съдържа 6 намотки от 100 намотки медна жица.

Намотките се изработват чрез навиване върху шаблон от шперплат. Шаблонът е монтиран в края на дръжката, между бузите на шперплата.

Изработване на химикалка

Отрежете парче стоманена плоча 60x30x6 mm (вземане) и го прикрепете здраво (или заварете) към края на дръжката, както е показано по-долу.
Пробиваме 2 отвора с диаметър 6 мм на разстояние 40 мм един от друг

Изрежете 3 парчета 13 mm шперплат, както е показано по-долу.

Шаблонът е с размери 50 х 50 мм и дебелина 13 мм. Ръбовете са заоблени. Две бузи - 125 х 125 мм, с изрези с дълбочина 20 мм отгоре и отдолу. Необходими са изрези, за да се фиксира намотката с електрическа лента след навиване.

Сглобяваме всички части, както е показано по-долу, и пробиваме отвори за болтове с диаметър 6 mm на разстояние 40 mm. Най-добре е да използвате вертикална пробивна машина.

Поставете два болта през отворите в стоманената плоча и сглобете цялата конструкция, шаблон между бузите. Най-добре е да използвате крилчати гайки.

Шаблон за монтажен отвор.

Магнитните ротори са монтирани на лагерна главина. Монтажът има фланец с отвори. Например, това могат да бъдат 4 дупки, разположени на кръг с диаметър 102 mm (на английски език има специален термин pitch Circuit диаметр, PCD). Или можете да проектирате различен брой отвори в зависимост от лагерния възел. След това разглеждаме PCD 102 мм.

PCD шаблонът ще се използва за пробиване на дупки в ротора, а също и за балансиране на ротора. Дупките трябва да бъдат маркирани и пробити с най-голяма точност.

а) изрежете квадратна стоманена плоча с размери 125 x 125 mm
б) начертайте диагонали и пробийте центъра
в) разширете компаса до радиус 51 mm, начертайте кръг
г) диаметърът на кръга е PCD
д) маркирайте 2 точки на пресичане на окръжността и един от диагоналите
f) приберете компаса със 72 mm (цифрата е правилна за PCD 102 mm). Маркирайте две точки върху кръга точно на разстояние 72 мм от предходните две.
g) Пробийте 4 отвора на разстояние 72 mm един от друг, първо използвайте свредло с малък диаметър.

Шаблон за позициониране на магнити

a) Маркирайте центъра на заготовката от шперплат
б) Начертайте от маркираната точка 3 кръга с диаметър 50mm, 102mm и 200m
в) Начертайте 2 успоредни линии като допирателни към окръжността от 50 мм (на снимката по-горе)
г) Начертайте още 3 двойки успоредни линии под 45 и 90 градуса спрямо първата двойка.
д) С помощта на линиите маркирайте местата за магнитите и изрежете шаблона по дебелата линия (снимката по-горе)
е) Начертайте линия между центровете на два противоположни магнита
g) Поставете стоманения шаблон за монтажен отвор на PCD върху 102 mm кръг, подравнете го с линията между центровете на магнитите и пробийте дупки през отворите в стоманения шаблон.

3.3 Форми и инструменти: Изработване на форми за леене

Нека започнем да правим форми за отливане на ротора и статора. Те могат да бъдат направени от дърво или алуминий. Друг начин е да изваяте калъпи от глина и да ги изравните на грънчарско колело като гърне. Повърхността на формата ще бъде външната повърхност на статора или ротора. След това във формата ще бъдат добавени вложки от фибростъкло. Повърхността на формата трябва да е възможно най-гладка.

Формите трябва да са здрави. Статорът или роторът не е лесно да се извади от форма след втвърдяване, може да са необходими няколко удара с чук.

Изрежете няколко диска от подовата дъска (снимката по-долу), с диаметър около 500 mm.

Във всички дискове, с изключение на един, изрежете кръгли отвори с диаметър 360 mm, за да получите пръстените.

На останалия диск нарисувайте кръг с диаметър 360 mm
Пробийте 12 mm дупка в центъра на диска
Залепете пръстените към диска, за да направите стек с височина 60 мм. Намажете още лепило вътре.
Изрежете диск от 15 mm шперплат с диаметър 140 mm, пробийте 12 mm дупка в центъра му
Поставете 12 мм болт през двата отвора и залепете малкия диск към центъра на големия диск. Намажете още лепило около краищата на диска

Прикрепете конструкцията към друг домашен диск, или към диск за струг, или към колело. Като цяло имате нужда от това, което се нарича лицева плоча (държач) на фигурата по-долу.
Завъртайки държача, нарисувайте с молив кръг в центъра му.
Пробийте 12 мм дупка в този център. Свредлото трябва да е строго успоредно на оста.
Завийте залепените дискове (наричани по-нататък заготовката) към държача с 12 мм болт. Закрепете с допълнителни 4 винта.
Проверете въртенето на детайла. За да направите това, трябва да държите молива близо до повърхността, когато детайлът се върти. Ако моливът остави следа, тогава на това място има изпъкналост на повърхността. Разхлабете винтовете и поставете парчета хартия между държача и детайла на противоположната повърхност на детайла срещу маркировките с молив. Затегнете винтовете и опитайте отново

Сега можете да обработите детайла с фреза.

Изрежете равна повърхност от вътрешната страна на детайла.
Направете фаска от 7 градуса върху вътрешната повърхност
Общият вътрешен диаметър трябва да бъде 380 mm
Диаметър на плоската част 360 mm (вижте снимката по-долу)
Вътрешните ъгли са заоблени, а не остри

Шлайфайте вътрешния диск до диаметър 130 mm. Ъглите също са заоблени (снимката по-долу)

Проверете дали бобината пасва свободно на мястото си - ако не, тогава или леко пробийте вътрешната повърхност, или намалете диаметъра на вътрешния диск.
Извадете детайла от струга.

Пробийте 4 отвора в централната част (необходими са за разделяне на външната и вътрешната форма на статора, вътрешната форма е описана в следващия раздел). Забийте малки парчета шперплат в задната част на дупките, за да направите "стоп".

Нарежете дискове с диаметър 370 мм

Пробийте 12 mm дупка в центъра на всеки
Залепете ги в купчина (фиг. по-горе), закрепете с 12 мм болт
Купчината трябва да е с дебелина най-малко 45 mm, за предпочитане 50 mm
Прекарайте 20-градусов нож по ръба, отрежете ъгъла, така че диаметърът да намалее от 368 mm на 325 mm

Проверете дали външната форма лежи върху вътрешната с 6 мм празнина около ръба. След това извадете вътрешната форма от машината.
Маркирайте две линии на по-голямата повърхност на матрицата, на 340 mm една от друга.
Изрежете фаските, както е показано по-долу

Фаските ще позволят да се направят притоци на пълнежен материал в тези места и по този начин да се укрепят точките на закрепване на статора.

Генераторът изисква 2 магнитни ротора. Те се нуждаят от една форма за отливане, но е по-добре да имате две, за да ускорите процеса.

Външната форма на ротора (фиг. по-долу) е подобна на външната форма на статора, но по-проста:

Като използвате шаблона за монтажен отвор (обсъден по-горе), пробийте 4 отвора, за да монтирате по-късно магнитните ротори.

Кастинг магнитен роторсъщо изисква вътрешна леярска форма (фиг. по-долу), със същата маркировка на фиксиращите отвори.

Всички форми трябва да бъдат шлайфани, за да се получи много гладка повърхност, която трябва да бъде завършена с восъчна полиуретанова гъба.

Не е необходимо да боядисвате формите: при нагряване боята ще се напука и ще разруши повърхността на отливката.

3.3.4 Шаблони на статор

Шаблон за карфици.

При наливане в статора трябва да се уплътнят 4 опорни щифта 8 мм. За да не се изкривят, докато епохата изсъхне, те се фиксират на място с помощта на шаблон, който сега ще направим. Шаблонът е изработен от дървено блокче 380 х 50 х 25 мм. Размерите трябва да се спазват точно, в противен случай щифтовете няма да съвпаднат с монтажните щифтове.

а) маркирайте центъра на лентата на най-големия ръб (фиг. по-долу)
б) начертайте с пергел две дъги с радиус 178 mm
в) маркирайте 2 точки на всяка дъга, на 30 mm една от друга и на 10 mm от ръба.
г) Пробийте 4 отвора 8 мм, най-добре с бормашина
e) Почистете внимателно изходните отвори, за да избегнете оставянето на следа върху отливката.

хартиен шаблон

За производството на статора се използва така наречената прахова стъклена подложка (стъклен материал с прахообразно свързващо вещество). За да изрежете компонентите на статора от него, направете хартиени шаблони. Те могат да се оградят с флумастер и да се изреже получената фигура от стъкломат.

Увийте формата с лист хартия и маркирайте ръба.

Следва продължение.

В съвременните условия се правят постоянни опити за подобряване на електромеханичните устройства, намаляване на тяхното тегло и габаритни размери. Една от тези опции е генератор с постоянен магнит, който е доста прост дизайн с висока ефективност. Основната функция на тези елементи е да създават въртящ се магнитно поле.

Видове и свойства на постоянните магнити

Постоянните магнити, направени от традиционни материали, са известни отдавна. За първи път в индустрията започва да се използва сплав от алуминий, никел и кобалт (алнико). Това направи възможно използването на постоянни магнити в генератори, двигатели и други видове електрическо оборудване. Феритните магнити са особено разпространени.

Впоследствие са създадени самариево-кобалтови твърди магнитни материали, чиято енергия е с висока плътност. Те бяха последвани от откриването на магнити на базата на редкоземни елементи - бор, желязо и неодим. Плътността на тяхната магнитна енергия е много по-висока от тази на самариево-кобалтовата сплав при значително по-ниска цена. И двата вида изкуствени материали успешно заместват електромагнитите и намират приложение в определени области.Неодимовите елементи са сред материалите от ново поколение и се считат за най-икономичните.

Принципът на работа на устройствата

Основният проектен проблем се счита за връщането на въртящите се части в първоначалното им положение без значителна загуба на въртящ момент. Този проблем беше решен с помощта на меден проводник, през който се пропуска електрически ток, предизвикващ привличане. Когато токът беше изключен, действието на привличането престана. По този начин в устройства от този тип се използва периодично включване и изключване.

Увеличеният ток създава повишена сила на привличане, която от своя страна участва в генерирането на ток, преминаващ през медния проводник. В резултат на циклични действия устройството, в допълнение към извършването на механична работа, започва да произвежда електрически ток, тоест да изпълнява функциите на генератор.

Постоянни магнити в генераторни конструкции

В дизайна на съвременните устройства, в допълнение към постоянните магнити, се използват електромагнити с намотка. Тази комбинирана функция на възбуждане ви позволява да получите необходимите характеристики за управление на напрежението и скоростта при намалена мощност на възбуждане. В допълнение, размерът на цялата магнитна система е намален, което прави такива устройства много по-евтини в сравнение с класическите конструкции на електрически машини.

Мощността на устройствата, които използват тези елементи, може да бъде само няколко киловолта-ампера. В момента се разработват постоянни магнити с най-добра производителност, осигуряващи постепенно увеличаване на мощността. Такива синхронни машини се използват не само като генератори, но и като двигатели за различни цели. Те се използват широко в минната и металургичната промишленост, топлоелектрическите централи и други области. Това се дължи на възможността за работа на синхронни двигатели с различна реактивна мощност. Самите те работят с прецизна и постоянна скорост.

Станциите и подстанциите работят заедно със специални синхронни генератори, които са в режим празен ходосигуряват само реактивна мощност. От своя страна той осигурява работата на асинхронни двигатели.

Генератор с постоянен магнит работи на принципа на взаимодействие между магнитните полета на движещ се ротор и неподвижен статор. Не напълно разбраните свойства на тези елементи ни позволяват да работим върху изобретяването на други електрически устройства, до създаването на без гориво.

Настоящото изобретение се отнася до областта на електротехниката, а именно до безчеткови електрически машини, по-специално генератори за постоянен ток, и може да се използва във всяка област на науката и технологиите, която изисква автономни източници на енергия. Техническият резултат - създаването на компактен високопроизводителен електрически генератор, който позволява, като същевременно поддържа относително прост и надежден дизайн, да променя широко изходните параметри електрически токв зависимост от условията на работа. Същността на изобретението се състои в това, че безчетков синхронен генератор с постоянни магнити се състои от една или повече секции, всяка от които включва ротор с кръгла магнитна верига, върху която са фиксирани четен брой постоянни магнити с еднаква стъпка , статор, носещ четен брой електромагнити с форма на подкова, разположени по двойки един срещу друг и имащи две намотки с поредица от противоположни намотки, устройство за коригиране на електрически ток. Постоянните магнити са фиксирани върху магнитната сърцевина по такъв начин, че образуват два успоредни реда полюси с надлъжна и напречна редуваща се полярност. Електромагнитите са ориентирани през споменатите редове от полюси, така че всяка от намотките на електромагнита да е разположена над един от успоредните редове от полюси на ротора. Броят на полюсите в един ред, равен на n, удовлетворява отношението: n=10+4k, където k е цяло число, което приема стойности 0, 1, 2, 3 и т.н. Броят на електромагнитите в генератора обикновено не надвишава броя (n-2). 12 т.п. f-ly, 9 ил.

Чертежи към RF патент 2303849

Настоящото изобретение се отнася до безчеткови електрически машини, по-специално генератори за постоянен ток, и може да се използва във всяка област на науката и технологиите, които изискват автономни източници на енергия.

Синхронни машини променлив токполучи най-широко разпространение както в сферата на производството, така и в сферата на потреблението на електрическа енергия. Всички синхронни машини имат свойството на обратимост, тоест всяка от тях може да работи както в режим на генератор, така и в режим на двигател.

Синхронният генератор съдържа статор, обикновено кух ламиниран цилиндър с надлъжни жлебове по вътрешната повърхност, в който е разположена намотката на статора, и ротор, който е постоянни магнити с променлив поляритет, разположен върху вал, който може да се задвижва в едно начин или друг. В индустриалните генератори с висока мощност се използва възбуждаща намотка, разположена на ротора, за получаване на вълнуващо магнитно поле. В синхронни генератори с относително ниска мощност се използват постоянни магнити, разположени на ротора.

При постоянна скорост формата на кривата на ЕМП, генерирана от генератора, се определя само от закона за разпределение на магнитната индукция в пролуката между ротора и статора. Следователно, за да се получи напрежение на изхода на генератор с определена форма и за ефективно преобразуване на механичната енергия в електрическа енергия, се използват различни геометрии на ротора и статора и оптималният брой постоянни магнитни полюси и броят на завоите на статора намотка са избрани (US 5117142, US 5537025, DE 19802784, EP 0926806, WO 02/003527, US 2002153793, US 2004021390, US 2004212273, US 2004155537). Изброените параметри не са универсални, а се избират в зависимост от условията на работа, което често води до влошаване на други характеристики на електрическия генератор. В допълнение, сложната форма на ротора или статора усложнява производството и монтажа на генератора и в резултат на това увеличава цената на продукта. Роторът на синхронен магнитоелектрически генератор може да има различна форма, например при ниска мощност роторът обикновено се прави под формата на "звездичка", при средна мощност - с полюси с форма на нокти и цилиндрични постоянни магнити. Полюсният ротор позволява да се получи генератор с полюсно разсейване, което ограничава ударния ток в случай на внезапно късо съединение на генератора.

В генератор с постоянни магнити е трудно да се стабилизира напрежението при промяна на натоварването (защото няма магнитна обратна връзка, както например в генератори с намотка на възбуждане). За стабилизиране на изходното напрежение и коригиране на тока се използват различни електрически вериги (GB 1146033).

Настоящото изобретение е насочено към създаването на компактен високоефективен електрически генератор, който позволява, при запазване на относително проста и надеждна конструкция, да се променят широко изходните параметри на електрическия ток в зависимост от условията на работа.

Електрическият генератор, направен в съответствие с настоящото изобретение, е безчетков синхронен генератор с постоянен магнит. Състои се от един или повече раздели, всеки от които включва:

Ротор с кръгла магнитна верига, върху която са фиксирани четен брой постоянни магнити с еднаква стъпка,

Статор, носещ четен брой подковообразни (U-образни) електромагнити, подредени по двойки един срещу друг и имащи две намотки всяка с последователно противоположна посока на навиване,

Устройство за изправяне на електрически ток.

Постоянните магнити са фиксирани върху магнитната сърцевина по такъв начин, че образуват два успоредни реда полюси с надлъжна и напречна редуваща се полярност. Електромагнитите са ориентирани през споменатите редове от полюси, така че всяка от намотките на електромагнита да е разположена над един от успоредните редове от полюси на ротора. Броят на полюсите в един ред, равен на n, удовлетворява отношението: n=10+4k, където k е цяло число, което приема стойности 0, 1, 2, 3 и т.н. Броят на електромагнитите в генератора обикновено не надвишава числото n-2.

Устройството за коригиране на тока обикновено е една от стандартните токоизправителни вериги, направени на диоди: пълна вълна със средна точка или мост, свързан към намотките на всеки електромагнит. Ако е необходимо, може да се използва и друга токоизправителна верига.

В зависимост от характеристиките на работата на електрическия генератор, роторът може да бъде разположен както от външната страна на статора, така и вътре в статора.

Електрическият генератор, направен в съответствие с настоящото изобретение, може да включва няколко идентични секции. Броят на тези секции зависи от мощността на източника на механична енергия (задвижващ двигател) и необходимите параметри на генератора. За предпочитане секциите са извън фаза една спрямо друга. Това може да се постигне, например, чрез първоначално преместване на ротора в съседни секции с ъгъл α, вариращ от 0° до 360°/n; или ъглово изместване на електромагнитите на статора в съседни секции един спрямо друг. За предпочитане е генераторът да включва и регулатор на напрежението.

Същността на изобретението е илюстрирана със следните чертежи:

Фигура 1(а) и (b) показва диаграма на електрически генератор, направен в съответствие с настоящото изобретение, в който роторът е разположен вътре в статора;

фигура 2 показва изображението на една секция на генератора;

фигура 3 показва принципала електрическа схемаелектрически генератор с верига за изправяне на средна точка на пълна вълна;

фигура 4 показва електрическа схема на електрически генератор с една от мостовите изправителни вериги;

Фиг. 5 е схематична диаграма на електрически генератор с друга изправителна мостова верига;

Фиг. 6 е схематична диаграма на електрически генератор с друга токоизправителна мостова верига;

Фиг. 7 е схематична диаграма на електрически генератор с друга изправителна мостова верига;

Фиг.8 показва схема на електрически генератор с външен ротор;

Фигура 9 е изображение на многосекционен генератор, направен в съответствие с настоящото изобретение.

Фигура 1(а) и (b) показва генератора, направен в съответствие с настоящото изобретение, който включва корпус 1; ротор 2 с кръгова магнитна верига 3, върху която са фиксирани четен брой постоянни магнити 4 с еднаква стъпка; статор 5, носещ четен брой подковообразни електромагнити 6, разположени по двойки един срещу друг, и средство за коригиране на тока (не е показано).

Тялото 1 на генератора обикновено се излива от алуминиева сплав или чугун или се прави заварено. Монтажът на електрическия генератор на мястото на монтажа му се извършва с помощта на лапи 7 или с помощта на фланец. Статорът 5 има цилиндрична вътрешна повърхност, върху която с еднаква стъпка са монтирани еднакви електромагнити 6. В случая десет. Всеки от тези електромагнити има две намотки 8 с намотки последователно в противоположна посока, разположени върху U-образна сърцевина 9. Пакетът на сърцевината 9 е сглобен от нарязани електрически стоманени плочи с лепило или занитвани. Изводите на намотките на електромагнитите през една от токоизправителните вериги (не са показани) са свързани към изхода на генератора.

Роторът 3 е отделен от статора с въздушна междина и носи четен брой постоянни магнити 4, подредени по такъв начин, че да се образуват два успоредни реда полюси, еднакво отдалечени от оста на генератора и редуващи се в поляритет в надлъжна и напречна посока. (Фигура 2). Броят на полюсите в един ред удовлетворява отношението: n=10+4k, където k е цяло число, което приема стойностите 0, 1, 2, 3 и т.н. В този случай (Фигура 1) n=14 (k=1) и съответно общият брой на постоянните магнитни полюси е 28. Когато генераторът се върти, всяка от намотките на електромагнита преминава през съответния ред редуващи се полюси. Постоянните магнити и сърцевините на електромагнитите са оформени така, че да минимизират загубите и да постигнат равномерност (доколкото е възможно) на магнитното поле във въздушната междина по време на работа на генератора.

Принципът на работа на електрическия генератор, направен в съответствие с настоящото изобретение, е подобен на принципа на работа на традиционен синхронен генератор. Роторният вал е механично свързан със задвижващия двигател (механичен източник на енергия). Под действието на въртящия момент на задвижващия двигател роторът на генератора се върти с определена честота. В този случай в намотката на намотките на електромагнитите, в съответствие с явлението електромагнитна индукция, се индуцира ЕМП. Тъй като намотките на отделен електромагнит имат различна посока на намотка и по всяко време са в зоната на действие на различни магнитни полюси, индуцираната ЕМП във всяка от намотките се сумира.

По време на въртенето на ротора магнитното поле на постоянния магнит се върти с определена честота, следователно всяка от намотките на електромагнитите се намира последователно в зоната на северния (N) магнитен полюс, след това в зоната на южен (S) магнитен полюс. В този случай промяната на полюсите е придружена от промяна в посоката на ЕМП в намотките на електромагнитите.

Намотките на всеки електромагнит са свързани към токоизправител, който обикновено е една от стандартните токоизправителни вериги, направени с диоди: пълна вълна със средна точка или една от мостовите вериги.

Фигура 3 показва електрическа схема на пълновълнов токоизправител със средна точка за електрически генератор с три двойки електромагнити 10. На фигура 3 електромагнитите са номерирани от I до VI. Един от изходите на намотката на всеки електромагнит и противоположният изход на намотката на противоположния електромагнит са свързани към един изход 12 на генератора; други изводи на намотките на посочените електромагнити са свързани чрез диоди 11 към друг изход 13 на генератора (при това включване на диоди изход 12 ще бъде отрицателен, а изход 13 ще бъде положителен). Тоест, ако за електромагнит I началото на намотката (B) е свързано към отрицателната шина, тогава за противоположния електромагнит IV краят на намотката (E) е свързано към отрицателната шина. Същото важи и за други електромагнити.

Фигури 4-7 показват различни изправителни мостови вериги. Свързването на мостове, които коригират тока от всеки от електромагнитите, може да бъде паралелно, последователно или смесено. Като цяло се използват различни схеми за преразпределяне на изходния ток и потенциалните характеристики на генератора. Същият електрически генератор, в зависимост от режимите на работа, може да има една или друга схема за коригиране. За предпочитане е генераторът да съдържа допълнителен превключвател, който ви позволява да изберете желания режим на работа (схема на мостово свързване).

Фигура 4 показва електрическа схема на електрически генератор с една от мостовите вериги за коригиране. Всеки от електромагнитите I-VI е свързан към отделен мост 15, които от своя страна са свързани паралелно. Общите гуми са свързани съответно към отрицателния изход 12 на генератора или към положителния 13.

Фигура 5 показва електрическа верига с последователно свързване на всички мостове.

Фигура 6 показва електрическа верига със смесена връзка. Мостове за изправяне на ток от електромагнити: I и II; III и IV; V и VI са свързани по двойки последователно. А двойките от своя страна са свързани паралелно чрез общи шини.

Фигура 7 показва електрическа схема на електрически генератор, в който отделен мост изправя тока от двойка диаметрално противоположни електромагнити. За всяка двойка диаметрално противоположни електромагнити еднаквите изводи (в този случай "В") са електрически свързани един с друг, а останалите изводи са свързани към изправителен мост 15. Общият брой на изводите е m/2. Помежду си мостовете могат да бъдат свързани паралелно и/или последователно. Фигура 7 показва паралелно свързване на мостове.

В зависимост от характеристиките на работата на електрическия генератор, роторът може да бъде разположен както от външната страна на статора, така и вътре в статора. Фигура 8 показва схема на електрически генератор с външен ротор (10 електромагнита; 36=18+18 постоянни магнита (k=2)). Дизайнът и принципът на работа на такъв електрически генератор са подобни на описаните по-горе.

Електрическият генератор, изработен в съответствие с настоящото изобретение, може да включва няколко секции А, В и С (фиг.9). Броят на тези секции зависи от мощността на източника на механична енергия (задвижващ двигател) и необходимите параметри на генератора. Всеки от разделите отговаря на един от описаните по-горе дизайни. Генераторът на електроенергия може да включва както идентични секции, така и секции, които се различават една от друга по броя на постоянните магнити и/или електромагнити или по коригиращата верига.

За предпочитане е идентичните секции да не са във фаза една спрямо друга. Това може да се постигне например чрез първоначалното изместване на ротора в съседни секции и ъгловото изместване на електромагнитите на статора в съседни секции един спрямо друг.

Примери за изпълнение:

Пример 1. В съответствие с настоящото изобретение е произведен електрически генератор за захранване на електрически уреди с напрежение до 36 V. Електрическият генератор е направен с въртящ се външен ротор, върху който са поставени 36 постоянни магнита (по 18 във всеки ред, k=2) от Fe-Nd сплав -IN. Статорът носи 8 двойки електромагнити, всяка от които има две намотки, съдържащи 100 намотки PETV проводник с диаметър 0,9 mm. Превключващата верига е мост, със свързване на същите изводи на диаметрално противоположни електромагнити (фиг.7).

външен диаметър - 167 мм;

изходно напрежение - 36 V;

максимален ток - 43 A;

мощност - 1,5 kW.

Пример 2 В съответствие с настоящото изобретение е направен електрически генератор за презареждане на захранващи устройства (чифт 24 V батерии) за градски електрически превозни средства. Електрическият генератор е изпълнен с въртящ се вътрешен ротор, върху който са поставени 28 постоянни магнита (по 14 на ред, k=1), изработени от Fe-Nd-B сплав. Статорът носи 6 двойки електромагнити, всяка от които има две намотки, съдържащи 150 навивки всяка, навити с PETV проводник с диаметър 1,0 mm. Превключващата верига е пълна вълна със средна точка (Фигура 3).

Генераторът има следните параметри:

външен диаметър - 177 мм;

изходно напрежение - 31 V (за зареждане на 24 V батерия);

максимален ток - 35А,

максимална мощност - 1,1 kW.

Допълнително генераторът съдържа автоматичен регулатор на напрежението за 29,2 V.

ИСК

1. Електрически генератор, съдържащ най-малко една кръгла секция, включително ротор с кръгла магнитна верига, върху която са фиксирани четен брой постоянни магнити с еднаква стъпка, образуващи два успоредни реда полюси с надлъжна и напречна променлива полярност, a статор, носещ четен брой електромагнити с форма на подкова, разположени по двойки един срещу друг, устройство за коригиране на електрически ток, където всеки от електромагнитите има две намотки с поредица от противоположни намотки, докато всяка от намотките на електромагнитите е разположена над един от успоредните редици полюси на ротора и броят на полюсите в един ред, равен на n, удовлетворява съотношението

n=10+4k, където k е цяло число, което приема стойностите 0, 1, 2, 3 и т.н.

2. Електрически генератор съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че броят на статорните електромагнити m удовлетворява отношението mn-2.

3. Електрически генератор съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че устройството за изправяне на електрически ток съдържа диоди, свързани към поне един от изходите на намотките на електромагнитите.

4. Електрически генератор съгласно претенция 3, характеризиращ се с това, че диодите са свързани в пълновълнова верига със средна точка.

5. Електрически генератор съгласно претенция 3, характеризиращ се с това, че диодите са свързани в мостова верига.

6. Електрически генератор съгласно претенция 5, характеризиращ се с това, че броят на мостовете е равен на m и те са свързани един към друг последователно, или паралелно, или последователно-паралелно.

7. Електрически генератор съгласно претенция 5, характеризиращ се с това, че броят на мостовете е равен на m / 2 и един от едноименните изходи на всяка двойка диаметрално противоположни електромагнити са свързани един с друг, а останалите са свързани към един мост.

8. Електрически генератор съгласно всяка една от претенции 1 до 7, характеризиращ се с това, че роторът е разположен от външната страна на статора.

9. Електрически генератор съгласно всяка една от претенции 1 до 7, характеризиращ се с това, че роторът е разположен вътре в статора.

10. Електрически генератор съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че съдържа най-малко две еднакви секции.

11. Електрически генератор съгласно претенция 10, характеризиращ се с това, че поне две секции са изместени във фаза една спрямо друга.

12. Електрически генератор съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че съдържа най-малко две секции, които се различават по броя на електромагнитите.

13. Електрически генератор съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че допълнително съдържа блок за регулиране на напрежението.

Фактът, че генераторът с неодимов магнит, като вятърен генератор, е полезен, вече не се съмнява. Дори ако всички уреди в къщата не могат да бъдат снабдени с енергия по този начин, в края на краищата, при продължителна употреба, тя ще се покаже от печелившата страна. Изработването на устройството със собствените си ръце ще направи работата още по-икономична и по-приятна.

Характеристики на неодимови магнити

Но първо, нека разберем какво представляват магнитите. Те се появиха не толкова отдавна. Възможно е да закупите магнити в магазина от деветдесетте години на миналия век. Изработени са от неодим, бор и желязо. Основният елемент, разбира се, е неодимът. Това е метал от групата на лантаноидите, с помощта на който магнитите придобиват огромна адхезивна сила. Ако вземете две големи части и ги дръпнете заедно, тогава ще бъде почти невъзможно да ги отделите.

В продажба основно, разбира се, има миниатюрни видове. Във всеки магазин за подаръци можете да намерите топки (или други форми), изработени от този метал. Високата цена на неодимовите магнити се обяснява със сложността на добива на суровини и технологията на тяхното производство. Ако топка с диаметър 3-5 милиметра ще струва само няколко рубли, тогава за магнит с диаметър 20 милиметра или повече ще трябва да платите 500 рубли или повече.

Неодимовите магнити се произвеждат в специални пещи, където процесът протича без достъп на кислород, във вакуум или атмосфера с инертен газ. Най-често срещаните са магнити с аксиално намагнитване, при които векторът на полето е насочен по една от равнините, където се измерва дебелината.

Характеристиките на неодимовите магнити са много ценни, но те лесно могат да бъдат повредени безвъзвратно. Така че силен удар може да ги лиши от всички свойства. Затова трябва да се опитате да избегнете падане. Също при различни видовеима температурна граница, която варира от осемдесет до двеста и петдесет градуса. При температури над границата магнитът губи свойствата си.

Правилната и внимателна употреба е ключът към поддържане на качеството в продължение на тридесет или повече години. Естественото размагнитване е само един процент на година.

Приложение на неодимови магнити

Те често се използват в експерименти в областта на физиката и електротехниката. Но на практика тези магнити вече са намерили широко приложение, например в промишлеността. Често те могат да бъдат намерени в състава на сувенири.

Високата степен на захващане ги прави много полезни при търсене на подземни метални обекти. Поради това много търсачки използват оборудване, използващо неодимови магнити, за да намерят оборудване, останало от военно време.

Ако старите акустични високоговорители почти не работят, тогава понякога си струва да прикрепите неодимови магнити към феритните магнити и оборудването отново ще звучи страхотно.

Така че на двигателя или генератора можете да опитате да смените старите магнити. Тогава има шанс техниката да работи много по-добре. Потреблението също ще намалее.

Човечеството търси дълго време На неодимовите магнити, както някои смятат, технологията може да придобие реална форма.

Готова вертикално ориентирана вятърна турбина

Има подновен интерес към вятърните турбини, особено през последните години. Има нови модели, които са по-удобни и практични.

Доскоро се използваха предимно хоризонтални вятърни турбини с три лопатки. И вертикалните изгледи не се разпространиха поради голямото натоварване на лагерите на вятърното колело, в резултат на което се появи повишено триене, поглъщащо енергия.

Но благодарение на използването на принципите на магнитната левитация, вятърният генератор на неодимови магнити започна да се използва точно вертикално ориентиран, с подчертано свободно инерционно въртене. В момента е доказано, че е по-ефективен от хоризонталния.

Лесен старт се постига благодарение на принципа на магнитната левитация. И благодарение на многополюсния, който дава номиналното напрежение при ниски скорости, е възможно напълно да се откажат от скоростните кутии.

Някои устройства са в състояние да започнат да работят, когато скоростта на вятъра е само сантиметър и половина в секунда, а когато достигне само три или четири метра в секунда, тя вече може да е равна на генерираната мощност на устройството.

Област на приложение

По този начин вятърният генератор, в зависимост от мощността си, е в състояние да осигури енергия на различни структури.

Градски апартаменти.

Частни къщи, дачи, магазини, автомивки.

Детски градини, болници, пристанища и други градски институции.

Предимства

Устройствата се купуват готови или се правят самостоятелно. След като сте закупили вятърен генератор, остава само да го инсталирате. Вече са извършени всички настройки и настройки, извършени са тестове при различни климатични условия.

Неодимовите магнити, които се използват вместо скоростната кутия и лагерите, ви позволяват да постигнете следните резултати:

триенето се намалява и експлоатационният живот на всички части се увеличава;

вибрациите и шумът на устройството изчезват по време на работа;

цената е намалена;

спестява електроенергия;

премахва необходимостта от редовна поддръжка.

Ветрогенераторът може да бъде закупен както с вграден инвертор, който зарежда акумулатора, така и с контролер.

Най-често срещаните модели

Генераторът на неодимови магнити може да бъде направен на единичен или двоен монтаж. В допълнение към основните неодимови магнити в конструкцията могат да бъдат предвидени допълнителни феритни магнити. Височината на крилото е различна, предимно от един до три метра.

По-мощните модели имат двоен монтаж. Те също така инсталират допълнителни генератори на феритни магнити и имат различни височини и диаметри на крилото.

Домашни дизайни

Като се има предвид, че не всеки може да си позволи да закупи вятърен генератор с неодимов магнит, те често решават да изградят структура със собствените си ръце. Обмислете различни опции за устройства, които лесно можете да направите сами.

Направи си сам вятърен генератор

Имайки вертикална ос на въртене, той обикновено има от три до шест остриета. Дизайнът включва статор, лопатки (неподвижни и въртящи се) и ротор. Вятърът засяга лопатките, входа и изхода на турбината. Автомобилните хъбове понякога се използват като опора. Такъв генератор на неодимови магнити е безшумен, остава стабилен дори при силен вятър. Той не се нуждае от висока мачта. Движението започва и при много слаб вятър.

Какво може да бъде фиксирано генераторно устройство

Известно е, че електродвижещата сила през жицата се генерира чрез промяна на магнитното поле. Ядрото на стационарния генератор се създава чрез електронно управление, а не механично. Генераторът контролира потока автоматично, като действа резонансно и консумира много малко енергия. Неговите вибрации отклоняват магнитните потоци на железни или феритни сърцевини настрани. Колкото по-висока е честотата на трептене, толкова по-голяма е мощността на генератора. Пускането се осъществява чрез краткотраен импулс към генератора.

Как да си направим вечен двигател

При неодимовите магнити те са основно от същия тип според принципа на работа. Стандартната опция вече е аксиален тип.

Базиран е на главина от кола със спирачни дискове. Такава база ще стане надеждна и мощна.

Когато решите да го използвате, главината трябва да бъде напълно разглобена и проверена дали има достатъчно смазка и ако е необходимо, почистете ръждата. Тогава готовото устройство ще бъде приятно боядисано и ще придобие „домашен“, добре поддържан вид.

В еднофазно устройство броят на полюсите трябва да бъде равен на броя на магнитите. При трифазен трябва да се спазва съотношението две към три или четири към три. Магнитите са поставени с редуващи се полюси. Те трябва да са точно разположени. За да направите това, можете да нарисувате шаблон на хартия, да го изрежете и точно да го прехвърлите на диск.

За да не се объркат стълбовете, се правят маркировки с маркер. За да направите това, магнитите се довеждат от едната страна: този, който привлича, се обозначава със знака "+", а този, който отблъсква - "-". Магнитите трябва да се привличат, тоест разположените един срещу друг трябва да имат различни полюси.

Обикновено се използва суперлепило или подобно, а след стикера се залива с още епоксидна смола за увеличаване на здравината, като преди това се правят „граници“, за да не изтича.

Три или монофазен

Генераторът с неодимов магнит обикновено се прави да работи с вибрации под товар, тъй като няма да осигури постоянен изходен ток, което ще доведе до рязка амплитуда.

От друга страна, с трифазна система постоянната мощност е гарантирана през цялото време поради фазовата компенсация. Следователно няма да има вибрации, няма бръмчене. И ефективността на работа ще бъде петдесет процента по-висока, отколкото при една фаза.

Намотка и монтаж на бобина

Изчисляването на генератора на неодимови магнити се извършва главно на око. Но е по-добре, разбира се, да се постигне точност. Например, за устройство с ниска скорост, при което зареждането на батерията ще започне да функционира при 100-150 оборота в минута, ще са необходими 1000 до 1200 оборота. Общият брой се разделя на броя на намотките. Във всеки от тях ще са необходими толкова много завои. Намотките се навиват с възможно най-дебелия проводник, тъй като при по-ниско съпротивление токът ще бъде по-голям (при голямо напрежение съпротивлението ще поеме целия ток).

Обикновено те използват кръгли, но е по-добре да навивате намотки с продълговата форма. Вътрешният отвор трябва да е равен или по-голям от диаметъра на магнита. Освен това оптималният магнит ще бъде под формата на правоъгълник, а не на шайба, тъй като първите имат магнитно поле, опънато по дължина, докато последните имат концентрирано в центъра.

Дебелината на статора е равна на дебелината на магнитите. За формата можете да използвате шперплат. На дъното му и отгоре на намотките е поставен фибростъкло за здравина. Бобините са свързани една с друга, като всяка фаза се извежда, за да се свърже след това с триъгълник или звезда.

Остава да се направи мачта и надеждна основа.

Разбира се, това не е вечен двигател на неодимови магнити. Въпреки това ще бъдат осигурени спестявания при използване на вятърен генератор.