Рассмотрим еще один тип индукторного генератора с сосредоточенными на статоре кольцевыми обмотками якоря, с возбуждением от постоянных сегментных статорных магнитов, с коммутацией магнитного потока на статоре (рис. 5-24). Обмотка якоря 2 намотана на шихтованную часть статора 4; между этими частями расположены постоянные магниты 1. На статоре есть четыре выступающих зубца. Ротор зубчатый, без обмоток. При том положении ротора, которое показано на рис. 5-24,а, магнитный поток постоянных магнитов проходит через зубцы, как указано стрелками. Если повернуть ротор на ширину его зубцов, то над зубцами статора, где были зубцы ротора, окажутся пазы ротора, проводимость в этой части уменьшится. Зубцы ротора окажутся над двумя другими зубцами статора, расположенными диаметрально; теперь по оси этих зубцов проводимость небольшая и магнитный поток проходит так, как указано на рис. 5-24,б. Магнитный поток, пронизывающий обмотку якоря, при повороте на половину зубцового деления меняет направление па противоположное. Изменение направления потока в статоре происходит только на участках, где помещена обмотка якоря. Так как указанные участки статора перемагничиваются, то их выполняют из листовой электротехнической стали, делают шихтованными.
Рис. 5-24. К принципу действия индукторного генератора с коммутацией магнитного потока в статоре.
При вращении ротора происходит изменение потокосцеплении обмоток якоря и в них наводится э. д. с. Катушки якоря соединяются последовательно таким образом, чтобы их э. д. с. суммировались. Ротор при вращении перемагничивается с той же частотой. В индукторных генераторах такого типа наряду с возбуждением от постоянных магнитов можно применить и обмотку возбуждения, которая помещается на участке, где расположены постоянные магниты. При установившемся режиме работы генератора потокосцепление с такой обмоткой возбуждения неизменно. По при внезапном изменении нагрузки генератора может возникнуть переменный ток и обмотке возбуждения. Поэтому на постоянные магниты надевают демпферное медное кольцо. Следует отметить, что конструкция индукторного генератора с коммутацией магнитного потока в статоре была предложена в 1948 г. чл.-корр. АН СССР, проф. А. Н. Ларионовым. В настоящее время индукторные сверхвысокоскоростные микрогенераторы широко применяют в различных установках [Л. 45, 54, 61]. Такие вращающиеся генераторы мощностью от 5 до 500 Вт строят на частоты тока до 40 кГц с частотой вращения ротора с газовой турбиной (60-200)·\103 об/мин. При этом диаметр зубчатого ротора 13-25 мм, а диаметр вала под пакетом ротора 6-10 мм. Количество зубцов ротора и частота вращения определяют частоту э. д. с. и тока в однофазной катушечной обмотке якоря, намотанной на спинку пакета статора. Число зубцов на роторе при четырех зубцах на статоре выбирается равным 6, 10,.. .,32... Указанная обмотка якоря состоит из двух последовательно соединенных катушек с суммарным индуктируемым в них напряжением Uг=(60-220) В.
В зависимости от номинальной частоты напряжения генератора количество зубчиков гребенки статора выбирается от одного зубца и более. На рис. 5-25,а показан лист (сегмент) пакета статора с двумя зубцами, а на рис. 5-25,б — с восемью зубцами (с каждой стороны листа по четыре зубца).
Зубцовые деления на статоре и роторе одинаковы и определяются числом зубцов ротора, которое выбирается для получения необходимой частоты тока при данной частоте вращения ротора газовой турбиной.
Отношение ширины зубца к зубцовому делению выбирается так же, как и в обычных индукторных машинах порядка 0,35-0,45. При этом ширину зубца следует выбирать с учетом технологии изготовления порядка 1 мм.
С целью уменьшения габаритов и массы генератора для магнитной цепи применяются ферромагнитные тонколистовые материалы с высокой магнитной проницаемостью. Пакеты статора и ротора набирают из пластин толщиной порядка 0,1 мм с максимальной магнитной индукцией до 20 Т.
Рис. 5-25. Листы ротора и сегменты статорных листов индукторного генератора с коммутацией магнитного потока в статоре.
а — при одном зубце на одной стороне сегмента статорного листа; б — при четырех зубцах на одной стороне сегмента статорного листа.
Сегменты пакета статора опускаются в ванну с клеем, который с помощью ультразвуковой установки проникает между пластинами и склеивает их. После этого сегмент пакета статора для сушки на 2—3 часа помещают в печь с температурой порядка 80 °C. Склеенный сегмент пакета статора поступает на обмоточный участок, где на него надевается пластмассовый каркас, состоящий из двух половин, после чего проводом ПЭВ-2 наматывается катушка. Обмотанный статорный сегмент помещается в специальную пресс- форму и заливается эпоксидной смолой, затем сушится при температуре (60—80) °C.
После расточки и шлифовки сегменты поступают па сборочный участок электрогенератора. Между двумя статорными сегментами устанавливают два постоянных магнита и помешают статор в станину (корпус). На постоянные магниты надеты медные гильзы, которые служат для демпфирования поля реакции якоря.
Листы пакета ротора помещают на рифленый вал без шпонок. В отдельных случаях делаются две (для лучшей динамической балансировки и жесткости вала) диаметрально противоположные канавки на валу, а на внутренней стороне пластины штампуют такие же выступы. В этом случае исключено смещение роторных пластин относительно друг друга, что очень важно при малой ширине зубца для обеспечения необходимой модуляции магнитной индукции в зазоре.
При частотах (16—40) кГц в цепь обмотки якоря последовательно с нагрузкой включают конденсаторы для уменьшения суммарного индуктивного сопротивления якорной цепи.
