Базовые принципы создания самодельного осевого генератора переменного тока.

Эта статья является вольным переводом книги - Basic Principles Of The Homemade Axial Flux Alternator, скачать книгу.

Книга написана для тех кто впервые решил сделать генератор переменного тока на постоянных магнитах. Моя цель помочь людям узнать о ветровых турбинах DIY которые становятся очень популярны. Основные понятия и принипы описаны здесь, но эта тема достаточно сложная и для полной ясности Вам придется изучить еще много материалов. Для каждой темы Вы можете найти массу дополнительных материалов, а я надеюсь что помогу вам стартовать в нужном направлении.

магниты

Неодимовые магниты стали ключевой технологической разработкой, которая позваляет сгодня создавать простые и эффективные генераторы переменного тока. Хорошая магнитная сила позволяет использовать неодимовые магниты в компактных и мощных двигателях постоянного тока, например в компьютерных жестких дисках.
Магнитное поле, это распрделение силовых магнитных потоков вокруг магнита. Теория магнитных полей также описана в работах Николы Тесла (Nikola Tesla) и Гаусса.(Gauss). Символическое изображение магнитного поля смотрите на рисунке ниже. Символ "В" использован для интенсивности области (подобно F для усилия, W для веса). Самая высокая интенсивность (B) будет в непосредственной близости к магниту, потому что силовые линии там расположены ближе друг к другу. В магнитном поле всегда есть два полюса, южный и северный. Для нашей цели предпочтительны магниты, полюса которых расположены относительно плоских поверхностей. Нкоторые типы магнитов имеют более длинную поляризованную ось, но для работы осевого генератора достаточно обычных, небольших неодимовых магнитов. Максимальная интнсивность магнитного поля сохраняется в холодном состоянии магнита, с повышнием температуры магнитная сила снижается.
Иллюстпация ниже показывает как измнятся магнитное поле при непосредственной близости магнитов и металлических предметов.
В левой части изображения, когда есть расстояние между магнитом и железной пластиной, магнитное поле распределяется обычным образом. Если соединить магнит с пластиной, то магнитное поле будет распределяться по пластине, за счет этого мы имеем замечательную возможность управлять магнитными потоками и даже усиливать их.
На следующей катринке видно как изменяется магнитное поле двух параллельно расположенных магнитов.

Если между магнитами располагаются одинаковые полюса, то происходит взаимное отталкивание магнитов (левая часть картинки), силовые линии далеко друг от друга. Если полюса разные, то взаимное притяжение, а при сближении таких иагнитов, силовые линии магнитного поля сближаются и магнитная сила увеличивается.
Магнитное поле, как уже сказано выше, управляемое, и это является преимуществом при проектировании осевого генератора на постоянных магнитах. Схематическая конструкция ротора осевого генератора показана на рисунке:

Магнитное поле между плоскостей магнитов (зазор для статора), усиливается за счет двух факторов;
Первый - близкое расположение магнитов (силовые линии проходят близко друг к другу).
Второй — магнитное поле с обратной стороны магнитов переходит через железную пластину к соседним магнитам. Другими словами, если пластины ротора изготовить из не намагничивающегося материала, то общая эффективность генератора снизиться приблизительно вдвое.
Таким образом все магниты в конструкции ротора взаимно дополняют дркг друга. Для того чтобы магитные потоки замыкались, необходимо правильно расположить магниты (как на рисунке N-S-N-S), чтобы получить разнонаправленные магнитные оси, отсюда и название - "осевой генератор переменного тока" (Axial Flux Alternator).
Наглядный вид ротора;

Теперь поговорим о статоре, продолжение статьи здесь.