Молодой ученый запатентовал полезную модель синхронного генератора с аксиальным магнитным потоком, предложив принципиально новое решение проблемы повышения энергетических характеристик автономных источников электроэнергии – применить генератор на постоянных магнитах с аксиальным магнитным потоком для микро газотурбинной энергетической установки.
Ассистент кафедры «Электропривод, мехатроника и электромеханика» ЮУрГУ, кандидат технических наук Николай Неустроев работает над актуальной проблемой растущего спроса на автономные источники электроэнергии. В качестве таких источников энергии используются микро газотурбинные энергетические установки, они не прихотливы в обслуживании и работают на экологически чистом топливе. Одним из основных узлов такой установки является генератор.
Ранее аксиальные машины не применялись в качестве генераторов микро газотурбинных установок, а рабочие методики проектирования таких генераторов отсутствуют.
«Уникальные задачи часто требуют уникальных решений. Вот и в нашем случае реализован ряд инновационных решений. Применение немагнитного якоря исключает магнитные потери и повышает коэффициент полезного действия генератора и установки в целом. Использование наружной поверхности вращающегося индуктора в качестве газодинамической опоры обеспечивает высокую колебательную устойчивость ротора, а комбинация этой газодинамической опоры с электромагнитным подвесом исключает износ первой в режимах разгона и торможения. Многосекционная конструкция обеспечивает высокую технологичность за счет модульности и простоту реализации линейки мощностей изделия. Запатентованная конструкция обмоток обеспечивает легкую сборку, высокую надежность и простую замену обмотки в случае необходимости», -- говорит Николай Неустроев.
Молодой ученый изготовил макет генератора в масштабе 1:1 по технологии печати на 3D принтере и проверил собираемость и осуществимость новых конструкторских решений. Изготовлен и опытный образец электромагнитного подвеса и всех элементов генератора. Разработкой заинтересовался индустриальный партнер СКБ «Турбина», который планирует применять это техническое решение в составе газотурбинных установок на производстве.
Запатентованное конструктивное исполнение обмоток аксиальных машин повышает ремонтопригодность и надежность оборудования. Наиболее полно эффективность такого решения раскрывается в многосекционной высокоскоростной электрической машине на постоянных магнитах с аксиальным магнитным потоком и немагнитным якорем. Эти машины можно использовать в качестве генераторов в составе микро газотурбинных установок.
Этот мультидисциплинарный проект был реализован на кафедре Политехнического института ЮУрГУ «Электропривод, мехатроника и электромеханика», которую возглавляет доктор технических наук, профессор Максим Григорьев. Руководил работой доктор технических наук, профессор Сергей Ганджа.
«На сегодняшний день уже получена своевременная поддержка от государства. Приятно, что Правительство Российской Федерации поддерживает научно-исследовательские работы. Так, например, в нашем случае было получено два гранта на исследования: грант от Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) №20-38-9017520 от 01.10.2020 г и грант от Фонда содействия инновациям по программе Умник №16682ГУ/2021 от 03.06.2021 г. Научно-техническая отчетность по реализованным грантам уже подготовлена и находится на утверждении», -- говорит молодой ученый.
Для обеспечения финансирования проекта планируется привлечь средства Фонда содействия инновациям по программе Старт-1 для изготовления опытного образца уменьшенной копии изделия, его испытаний и проверки фундаментальных положений. Это позволит убедить индустриальных партнеров в преимуществах предлагаемого технического решения и повысить энерговооруженность, что является одной из целей Энергетической стратегии России до 2035 года.
Южно-Уральский государственный университет – это университет трансформаций, где ведутся инновационные исследования по большинству приоритетных направлений развития науки и техники. В соответствии со стратегией научно-технологического развития РФ университет сфокусирован на развитии крупных научных междисциплинарных проектов в области цифровой индустрии, материаловедения и экологии. В 2021 году ЮУрГУ победил в конкурсе по программе «Приоритет 2030». Вуз выполняет функции регионального проектного офиса Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня (УМНОЦ), который призван решить задачи национального проекта «Наука и университеты».
