ЭЛЕКТРОМАШИННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Российский патент 2004 года по МПК H02K47/04 H02K1/30 

Предлагаемое техническое решение относится к области электротехники, а именно к электромашинным преобразователям, и может быть использовано для питания потребителей переменным током.

Известны электромашинные преобразователи постоянного тока в переменный [1], содержащие двигатель постоянного тока и трехфазный магнитоэлектрический генератор, установленные на одном валу.

Наличие коллекторного электродвигателя приводит к снижению надежности работы преобразователя. Кроме того, недостатком известной конструкции является технологическая сложность крепления на валу двух электрических машин. Крепление на валу каждой машины производится самостоятельным устройством крепления.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является электромашинный преобразователь [2], содержащий двигатель постоянного тока и синхронный генератор, установленные на одном валу. Роторы обеих машин закреплены на валу независимо, т.е. отдельными устройствами крепления к валу.

Недостатком такого технического решения является, во-первых, недостаточная надежность работы преобразователя, обусловленная наличием коллекторного электродвигателя постоянного тока, а также сложность конструкции крепления и сложность технологического процесса изготовления и сборки преобразователя.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение надежности и упрощение технологического процесса изготовления и сборки.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в электромашинном преобразователе постоянного тока в переменный, содержащем двигатель и синхронный генератор, установленные на одном валу, в качестве двигателя используется вентильный двигатель, причем вентильный двигатель и синхронный генератор выполнены явнополюсными с одинаковым количеством полюсов, образующих общий ротор, причем полюсы двигателя и генератора установлены попарно в продольных пазах, выполненных в валу, и закреплены на валу с помощью общего для каждой пары полюсов крепления, выполненного в виде двухстороннего клина, размещенного в продольном пазу вала под полюсом двигателя и полюсом генератора одновременно, и двух односторонних расклинивающих клиньев, размещенных по одному непосредственно под каждым полюсом.

Электромашинный преобразователь работает следующим образом.

От сети постоянного тока питание подается через аппаратуру управления на трехфазный вентильный двигатель, который приводит во вращение трехфазный генератор. Катушки возбуждения генератора, питающиеся постоянным током, создают магнитное поле, вращающееся с той же скоростью, что и ротор преобразователя. Вращаясь, поле ротора пересекает проводники неподвижной обмотки статора генератора и наводит в них электродвижущую силу.

Использование в предлагаемой конструкции вентильного двигателя позволяет увеличить надежность работы преобразователя, выполнение двигателя и генератора явнополюсными с равным количеством полюсов позволяет создать общую конструкцию ротора, полюса которого идентичны, т.к. выполнены из одинаковых листов и отличаются только длиной, что значительно упрощает технологию изготовления и сборки ротора и снижает материальные затраты на изготовление преобразователя в целом. Крепление полюсов двигателя и генератора на валу попарно с помощью двухстороннего клина и двух односторонних расклинивающих клиньев позволяет упростить технологию сборки и уменьшить затраты на технологический процесс сборки.

Новым является выполнение двигателя вентильным, а также выполнение двух электрических машин (двигателя и генератора) явнополюсными с одинаковым количеством полюсов, образующих общий ротор, и закрепление попарно полюсов двигателя и генератора на валу с помощью трех клиньев, один из которых выполнен двухсторонним и размещен в пазу вала сразу под двумя соседними полюсами двигателя и генератора, а два других клина выполнены односторонними расклинивающими и размещены по одному непосредственно под каждым из указанной пары полюсом.

Из уровня техники известны электромашинные преобразователи, имеющие двигатель и генератор, установленный на одном валу, при этом в качестве двигателя использовался двигатель постоянного тока, но использование двигателя вентильного в подобного рода преобразователях не выявлено.

Выполнение синхронного двигателя и синхронного генератора явнополюсными, а также крепление полюса к валу с помощью клиньев известно само по себе, однако в предлагаемом электромашинном преобразователе выполнение двигателя и генератора явнополюсными позволило выполнить их с одинаковым количеством полюсов, расположенных на одном валу, тем самым образовать общий ротор и применить упрощенную схему крепления - закрепление попарно полюсов двигателя и генератора на валу с помощью трех клиньев, один из которых выполнен двухсторонним и размещен в пазу вала сразу под двумя соседними полюсами двигателя и генератора, а два других клина выполнены односторонними расклинивающими и размещены по одному непосредственно под каждым из указанной пары полюсом. Вышесказанное позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 представлен продольный разрез электромашинного преобразователя; на фиг.2 - поперечный разрез А-А генератора, фрагмент; на фиг.3 - поперечный разрез Б-Б двигателя, фрагмент.

Электромашинный преобразователь содержит вентильный двигатель 1 и синхронный генератор 2. В корпусе 3 двигателя 1 запрессован сердечник статора 5, в пазах которого уложены две независимые трехфазные обмотки 6. В корпусе 4 генератора 2 запрессован сердечник статора 7, в пазах которого уложена трехфазная обмотка 8. Корпуса 3 и 4 выполнены сварными.

Ротор преобразователя состоит из вала 9, установленных на нем четырех полюсов 10 двигателя 1 (фиг.3) с катушками возбуждения 11 и четырех полюсов 12 генератора 2 (фиг.2) с катушками возбуждения 13, демпферных обмоток 14 двигателя 1 и демпферных обмоток 15 генератора 2. Между полюсами 10 двигателя и 12 генератора на валу 9 установлен вентилятор 16. На валу 9 установлена также втулка с контактными кольцами 17. В валу 9 выполнены четыре продольных паза 18, в которых установлены попарно полюса 10 и 12 (всего четыре пары полюсов). Полюса 10, 12 собраны из стальных штампованнных листов одного размера, отличаются только длиной и установлены в пазах 18 при помощи ласточкиного хвоста 19, 20. Каждая пара полюсов 10, 12 крепится к валу 9 общим креплением, выполненным в виде двухстороннего клина 21 (фиг.1), размещенного сразу под двумя полюсами 10 и 12, и двух односторонних расклинивающих клиньев 22, 23, размещенных соответственно: 22 - под полюсом 10 и 23 - под полюсом 12. Так как в роторе преобразователя четыре пары полюсов (10, 12), то для их крепления используется четыре комплекта клиньев (21, 22, 23).

Сборка и крепление полюсов ротора осуществляют следующим образом.

В один из пазов 18 устанавливают двухсторонний клин 21. Затем в этот паз 18 устанавливают один из четырех полюсов 10 двигателя 1 с помощью ласточкиного хвоста 19 и расклинивают односторонним клином 22. Аналогичная операция повторяется с остальными тремя полюсами 10 двигателя 1. После того, как установили все четыре полюса двигателя, на вал 9 устанавливают вентилятор 16. Далее, с другой стороны на вал 9 в пазы 18 устанавливают полюс 12 и расклинивают клином 23. Аналогичная операция повторяется с остальными тремя полюсами 12 генератора 2.

Заявляемое техническое решение может быть выполнено с помощью известных средств и методов, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения условию "промышленная применимость".

Источники информации
1. Под ред. Д.Э. Брускина. Основы электрооборудования летательных аппаратов, "Высшая школа", 1978, с.94.

2. Цукало П.В., Просвирин Б.К. Эксплуатация электропоезда. Справочник. -М.: "Транспорт", 1994, с.71.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электромашинным преобразователям, и может быть использовано для питания потребителей переменным током. Технической задачей данного изобретения является повышение надежности и упрощение технологии изготовления и сборки. Указанный технический результат достигается за счет того, что в данном преобразователе постоянного тока в переменный вентильный двигатель и синхронный генератор выполнены явнополюсными с равным количеством полюсов, образующими общий ротор, при этом на валу выполнены продольные пазы, в которых расположены два полюса: полюс двигателя и полюс генератора. Полюсы закреплены на валу попарно с помощью общего двустороннего клина, расположенного в продольном пазу вала под двумя полюсами, и двух односторонних расклинивающих клиньев, расположенных по одному непосредственно под каждым полюсом. 3 ил.

Электромашинный преобразователь постоянного тока в переменный, содержащий двигатель и синхронный генератор, установленные на одном валу, отличающийся тем, что двигатель выполнен вентильным, при этом двигатель и генератор выполнены явнополюсными с равным количеством полюсов, образующих общий ротор, на валу выполнены продольные пазы, в которых установлены попарно полюс двигателя и полюс генератора, причем каждая пара полюсов имеет общее крепление, выполненное в виде двухстороннего клина, размещенного в продольном пазу под парой полюсов, и двух односторонних расклинивающих клиньев, размещенных по одному непосредственно под каждым полюсом.