АКСИАЛЬНЫЙ БЕСКОНТАКТНЫЙ ГЕНЕРАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА Российский патент 2010 года по МПК H02K21/24 H02K21/12 H02K29/00 H02K1/06 

Описание патента на изобретение RU2402858C1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим машинам постоянного тока, и может быть использовано, например, для преобразования механической энергии вращения в электрическую энергию постоянного тока.

Известна цинлиндрическая конструкция многовиткового бесконтактного униполярного генератора постоянного тока, содержащего неподвижный якорь, состоящий из тороидальной многовитковой обмотки с полым сердечником прямоугольного сечения, и подвижный индуктор, представляющий из себя несколько стержневых постоянных магнитов, южные полюса которых примкнуты к ферромагнитному внутреннему кольцу, а северные - к внешнему немагнитному кольцу с канавками, имеющих возможность свободно двигаться на бусах внутренней и внешней стенок сердечника якоря посредством фрикционной связи внешнего кольца (обода) индуктора (патент РФ №2351055).

Однако такая конструкция генератора постоянного тока не обеспечивает возможности стабилизации величины напряжения при изменении скорости вращения индуктора, что не позволяет расширить область применения такого генератора.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому техническому результату является бесколлекторный (вентильный) генератор постоянного тока (см. Кашин Я.М., Кириллов Г.А, Ракло А.В. Авиационное оборудование самолетов, Ч. 1,: Мин-во обороны Рос. Федерации, Красн, высш. воен. авиац. уч-ще летчиков. - Краснодар: КВВАУЛ, 2006, с.37-39), содержащий корпус, в котором на одном валу установлены три электрические машины цилиндрической конструкции: подвозбудитель - магнитоэлектрическая синхронная машина с вращающимся индуктором, состоящим из постоянных магнитов с радиально направленным магнитным полем, и неподвижной рабочей обмоткой подвозбудителя; возбудитель - трехфазная синхронная машина с неподвижной обмоткой возбуждения возбудителя и вращающейся рабочей обмоткой возбудителя; основной генератор - трехфазная синхронная машина с вращающейся обмоткой возбуждения генератора и неподвижной рабочей обмоткой генератора и трехфазный выпрямитель.

Однако технология изготовления такого генератора постоянного тока сложна из-за необходимости штамповки листов магнитопроводов статора и ротора, необходимости выполнения обмоточных работ внутри цилиндрического статора, а качество вырабатываемой генератором электрической энергии недостаточно высоко из-за высокого коэффициента пульсации выпрямленного напряжения. Кроме того, стоимость такого генератора велика из-за большого расхода электротехнической стали, связанного с высоким процентом ее отходов при штамповке.

Технический результат заявленного изобретения - упрощение технологии изготовления генератора, улучшение качества генерируемого напряжения.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом генераторе постоянного тока, содержащем корпус; подвозбудитель, состоящий из постоянных магнитов индуктора подвозбудителя и магнитопровода с рабочей обмоткой подвозбудителя; возбудитель, состоящий из магнитопровода с обмоткой возбуждения возбудителя и магнитопровода с рабочей обмоткой возбудителя; и основной генератор, состоящий из магнитопровода с обмоткой возбуждения основного генератора и магнитопровода с рабочей обмоткой основного генератора, установленных на одном валу, постоянные магниты индуктора подвозбудителя и магнитопроводы, в пазы которых уложены обмотки подвозбудителя, возбудителя и основного генератора, выполняются аксиальными, при этом боковые аксиальные магнитопроводы жестко устанавливаются в корпусе, а постоянные магниты индуктора подвозбудителя и внутренний аксиальный магнитопровод жестко устанавливаются на валу с возможностью вращения относительно боковых аксиальных магнитопроводов, при этом постоянные магниты индуктора подвозбудителя устанавливаются с торца одного бокового аксиального магнитопровода, а внутренний аксиальный магнитопровод устанавливается между боковыми аксиальными магнитопроводами. Внутренний аксиальный магнитопровод и боковой аксиальный магнитопровод, с торца которого устанавливаются постоянные магниты индуктора подвозбудителя, выполняются с двумя активными торцовыми поверхностями с пазами, а другой боковой аксиальный магнитопровод выполняется с одной активной торцовой поверхностью с пазами. В пазы бокового аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями со стороны постоянных магнитов подвозбудителя укладывается многофазная рабочая обмотка подвозбудителя, а с противоположной стороны укладывается однофазная обмотка возбуждения возбудителя, которая подключается к рабочей обмотке подвозбудителя через многофазный двухполупериодный выпрямитель. В пазы внутреннего аксиального магнитопровода со стороны обмотки возбуждения возбудителя укладывается многофазная рабочая обмотка возбудителя, а с противоположной стороны укладывается однофазная обмотка возбуждения основного генератора, которая подключается к рабочей обмотке возбудителя через многофазный двухполупериодный выпрямитель. В пазы бокового аксиального магнитопровода с одной активной торцовой поверхностью укладывается многофазная рабочая обмотка основного генератора, которая подключается к многофазному выпрямителю.

Предлагаемое изобретение, выполняя функцию генератора постоянного тока, как и прототип, в тоже время в отличие от него позволяет упростить технологию изготовления генератора за счет замены операции «штамповка», используемой для изготовления магнитопроводов цилиндрической конструкции, на операцию «намотка» стальной ленты с пазами (см. патент РФ №2316877, Гайтова Т.Б., Гайтов Б.Х., Таршхоев Р.З.) и существенно сократить при этом расход электротехнической стали. Так, при мощности 5 кВт расход электротехнической стали на изготовление магнитопроводов уменьшается до 30-40%. Выполнение зубцовой зоны открытой позволяет упростить технологию выполнения обмоточных работ, что также упрощает технологию изготовления генератора в целом. Качество напряжения, генерируемого предлагаемым аксиальным бесконтактным генератором постоянного тока, повышается за счет снижения коэффициента пульсации выпрямленного напряжения, обеспечиваемого выполнением рабочих обмоток подвозбудителя, возбудителя и основного генератора многофазными, а магнитопроводов - аксиальными. Выполнение магнитопроводов генератора аксиальными позволяет получить симметричное многофазное напряжение, что в свою очередь позволяет повысить качество выпрямленного напряжения.

На фиг.1 представлен общий вид предлагаемого аксиального бесконтактного генератора постоянного тока в разрезе, на фиг.2 - электрическая схема предлагаемого аксиального бесконтактного генератора постоянного тока.

Аксиальный бесконтактный генератор постоянного тока содержит: корпус 1, постоянные магниты 2 индуктора подвозбудителя, боковой аксиальный магнитопровод 5 с многофазной рабочей обмоткой 6 подвозбудителя и однофазной обмоткой возбуждения 7 возбудителя, внутренний аксиальный магнитопровод 8 с многофазной рабочей обмоткой 9 возбудителя и однофазной обмоткой возбуждения 10 основного генератора, боковой аксиальный магнитопровод 11 с многофазной (на фиг.2 - девятифазной) рабочей обмоткой 12 основного генератора, вал 13, закрепленный в подшипниковых узлах 4 и 14 и жестко связанный с постоянными магнитами 2 индуктора подвозбудителя посредством диска 3 и с внутренним аксиальным магнитопроводом 8 посредством диска 15.

Однофазная обмотка возбуждения 7 возбудителя подключается к многофазной рабочей обмотке 6 подвозбудителя через многофазный двухполупериодный (на фиг.2 - девятифазный) выпрямитель 16. Однофазная обмотка возбуждения 10 основного генератора подключается к многофазной рабочей обмотке 9 возбудителя через многофазный (на фиг.2 - девятифазный) двухполупериодный выпрямитель 17. Многофазная рабочая обмотка 12 основного генератора подключается к многофазному (на фиг.2 - девятифазному) двухполупериодному выпрямителю 18.

Аксиальный бесконтактный генератор постоянного тока работает следующим образом. При вращении постоянных магнитов 2 индуктора подвозбудителя и внутреннего аксиального магнитопровода 8 с многофазной рабочей обмоткой 9 возбудителя и однофазной обмоткой возбуждения 10 основного генератора магнитный поток постоянных магнитов 2 индуктора подвозбудителя взаимодействует с многофазной рабочей обмоткой 6 подвозбудителя, уложенной в пазы бокового аксиального магнитопровода 5, жестко установленного в корпусе генератора, и наводит в ней многофазную систему ЭДС, которая выпрямляется многофазным двухполупериодным выпрямителем 16 и подается на однофазную обмотку возбуждения 7 возбудителя, уложенную в пазы бокового аксиального магнитопровода 5. Созданный однофазной обмоткой возбуждения 7 возбудителя магнитный поток взаимодействует с многофазной рабочей обмоткой 9 возбудителя, уложенной в пазы внутреннего аксиального магнитопровода 8, и наводит в ней многофазную систему ЭДС, которая выпрямляется многофазным двухполупериодным выпрямителем 17 и подается на однофазную обмотку возбуждения 10 основного генератора, уложенную в пазы внутреннего аксиального магнитопровода 8. Магнитный поток однофазной обмотки возбуждения 10 основного генератора взаимодействует с многофазной рабочей обмоткой 12 основного генератора, уложенной в пазы бокового аксиального магнитопровода 11, и наводит в ней многофазную систему ЭДС, которая выпрямляется многофазным двухполупериодным выпрямителем 18 и подается в сеть.

Существенным преимуществом предлагаемого аксиального бесконтактного генератора постоянного тока является также существенное снижение его стоимости по сравнению с прототипом за счет упрощения технологии изготовления магнитопроводов, упрощения технологии выполнения обмоточных работ и уменьшения расхода электротехнической стали на изготовление магнитопроводов.

Похожие патенты RU2402858C1

название год авторы номер документа
Аксиальный бесконтактный генератор переменного тока 2016
  • Кашин Яков Михайлович
  • Кашин Александр Яковлевич
  • Князев Алексей Сергеевич
RU2643196C1
СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ АКСИАЛЬНЫЙ БЕСКОНТАКТНЫЙ ГЕНЕРАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА 2011
  • Гайтов Багаудин Хамидович
  • Кашин Яков Михайлович
  • Гайтова Тамара Борисовна
  • Кашин Александр Яковлевич
  • Пауков Дмитрий Викторович
RU2465706C1
Аксиальная многофазная двухвходовая бесконтактная электрическая машина-генератор 2016
  • Кашин Яков Михайлович
  • Кашин Александр Яковлевич
  • Князев Алексей Сергеевич
RU2623214C1
АКСИАЛЬНАЯ ДВУХВХОДОВАЯ БЕСКОНТАКТНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА-ГЕНЕРАТОР 2011
  • Гайтов Багаудин Хамидович
  • Кашин Яков Михайлович
  • Гайтова Тамара Борисовна
  • Кашин Александр Яковлевич
  • Пауков Дмитрий Викторович
  • Голощапов Андрей Владимирович
RU2450411C1
СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ АКСИАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА 2011
  • Гайтов Багаудин Хамидович
  • Кашин Яков Михайлович
  • Гайтова Тамара Борисовна
  • Кашин Александр Яковлевич
  • Пауков Дмитрий Викторович
RU2470446C1
АКСИАЛЬНЫЙ ДВУХВХОДОВЫЙ БЕСКОНТАКТНЫЙ ВЕТРО-СОЛНЕЧНЫЙ ГЕНЕРАТОР 2014
  • Гайтов Багаудин Хамидович
  • Кашин Яков Михайлович
  • Кашин Александр Яковлевич
  • Копелевич Лев Ефимович
  • Самородов Александр Валерьевич
RU2561504C1
Стабилизированный аксиально-радиальный генератор постоянного тока 2017
  • Кашин Яков Михайлович
  • Кашин Александр Яковлевич
  • Князев Алексей Сергеевич
RU2649913C1
РАДИАЛЬНО-АКСИАЛЬНАЯ ДВУХВХОДОВАЯ БЕСКОНТАКТНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА-ГЕНЕРАТОР 2015
  • Кашин Яков Михайлович
  • Кашин Александр Яковлевич
  • Князев Алексей Сергеевич
RU2585222C1
Синхронизированный аксиальный двухвходовый бесконтактный ветро-солнечный генератор 2017
  • Кашин Яков Михайлович
  • Кашин Александр Яковлевич
  • Копелевич Лев Ефимович
  • Самородов Александр Валерьевич
  • Христофоров Михаил Сергеевич
RU2655379C1
Двухвходовая ветро-солнечная аксиально-радиальная электрическая машина-генератор 2018
  • Кашин Яков Михайлович
  • Князев Алексей Сергеевич
RU2688211C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 402 858 C1

Реферат патента 2010 года АКСИАЛЬНЫЙ БЕСКОНТАКТНЫЙ ГЕНЕРАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к области электротехники, в частности к бесконтактным электрическим машинам постоянного тока. Предлагаемый аксиальный бесконтактный генератор постоянного тока содержит корпус, подвозбудитель, возбудитель и основной генератор. Постоянные магниты индуктора подвозбудителя и магнитопроводы, в пазы которых уложены обмотки подвозбудителя, возбудителя и основного генератора, выполнены аксиальными, при этом боковые аксиальные магнитопроводы жестко установлены в корпусе, а постоянные магниты индуктора подвозбудителя и внутренний аксиальный магнитопровод жестко установлены на валу с возможностью вращения относительно боковых аксиальных магнитопроводов. Постоянные магниты индуктора подвозбудителя установлены с торца одного бокового аксиального магнитопровода, а внутренний аксиальный магнитопровод установлен между боковыми аксиальными магнитопроводами. Внутренний аксиальный магнитопровод и боковой аксиальный магнитопровод, с торца которого установлены постоянные магниты индуктора подвозбудителя, выполнены с двумя активными торцовыми поверхностями с пазами, а другой боковой аксиальный магнитопровод выполнен с одной активной торцовой поверхностью с пазами. В пазы бокового аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями со стороны постоянных магнитов подвозбудителя уложена многофазная рабочая обмотка подвозбудителя, а с противоположной стороны уложена однофазная обмотка возбуждения возбудителя, которая подключена к рабочей обмотке подвозбудителя через многофазный двухполупериодный выпрямитель. В пазы внутреннего аксиального магнитопровода со стороны обмотки возбуждения возбудителя уложена многофазная рабочая обмотка возбудителя, а с противоположной стороны уложена однофазная обмотка возбуждения основного генератора, которая подключена к рабочей обмотке возбудителя через многофазный двухполупериодный выпрямитель. В пазы бокового аксиального магнитопровода с одной активной торцовой поверхностью уложена многофазная рабочая обмотка основного генератора, которая подключена к многофазному выпрямителю. Технический результат - упрощение технологии изготовления генератора при одновременном улучшении качества генерируемого напряжения. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 402 858 C1

Аксиальный бесконтактный генератор постоянного тока, содержащий корпус, подвозбудитель, состоящий из постоянных магнитов индуктора подвозбудителя и магнитопровода с рабочей обмоткой подвозбудителя, возбудитель, состоящий из магнитопровода с обмоткой возбуждения возбудителя и магнитопровода с рабочей обмоткой возбудителя, и основной генератор, состоящий из магнитопровода с обмоткой возбуждения основного генератора и магнитопровода с рабочей обмоткой основного генератора, установленные на одном валу, отличающийся тем, что постоянные магниты индуктора подвозбудителя и магнитопроводы, в пазы которых уложены обмотки подвозбудителя, возбудителя и основного генератора, выполнены аксиальными, при этом боковые аксиальные магнитопроводы жестко установлены в корпусе, а постоянные магниты индуктора подвозбудителя и внутренний аксиальный магнитопровод жестко установлены на валу с возможностью вращения относительно боковых аксиальных магнитопроводов, при этом постоянные магниты индуктора подвозбудителя установлены с торца одного бокового аксиального магнитопровода, а внутренний аксиальный магнитопровод установлен между боковыми аксиальными магнитопроводами, внутренний аксиальный магнитопровод и боковой аксиальный магнитопровод, с торца которого установлены постоянные магниты индуктора подвозбудителя, выполнены с двумя активными торцевыми поверхностями с пазами, а другой боковой аксиальный магнитопровод выполнен с одной активной торцевой поверхностью с пазами, при этом в пазы бокового аксиального магнитопровода с двумя активными торцевыми поверхностями со стороны постоянных магнитов подвозбудителя уложена многофазная рабочая обмотка подвозбудителя, а с противоположной стороны уложена однофазная обмотка возбуждения возбудителя, которая подключена к рабочей обмотке подвозбудителя через многофазный двухполупериодный выпрямитель, а с противоположной стороны уложена однофазная обмотка возбуждения основного генератора, которая подключена к рабочей обмотке возбудителя через многофазный двухполупериодный выпрямитель, в пазы бокового аксиального магнитопровода с одной активной торцевой поверхностью уложена многофазная рабочая обмотка основного генератора, которая подключена к многофазному выпрямителю.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2010 года RU2402858C1

КАШИН Я.М., КИРИЛЛОВ Г.А, РАКЛО А.В
Авиационное электрооборудование самолетов, ч.1, Министерство обороны Российской Федерации, Краснознаменное высшее военное училище летчиков
- Краснодар: КВВАУЛ, 2006, с.37-39
МНОГОВИТКОВЫЙ БЕСКОНТАКТНЫЙ УНИПОЛЯРНЫЙ ГЕНЕРАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА 2007
  • Ефимов Михаил Федорович
  • Столяров Николай Аркадьевич
RU2351055C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАГНИТОПРОВОДОВ АКСИАЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ 2006
  • Гайтова Тамара Борисовна
  • Гайтов Борис Хамидович
  • Таршхоев Рамазан Захирович
RU2316877C1
ЛЕНТОЧНЫЙ ТРАНСПОРТЕР, СОСТАВЛЕННЫЙ ИЗ ТЕЛЕСКОПИЧЕСКИ ВЫДВИЖНЫХ СЕКЦИЙ 1935
  • Иванов А.Н.
SU50059A1
СИНХРОННАЯ МАШИНА С СОВМЕЩЕННЫМ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫМ БЕСЩЕТОЧНЫМ ВОЗБУДИТЕЛЕМ 1994
  • Пластун А.Т.
  • Денисенко В.И.
  • Карташов В.Т.
  • Гольдин Р.Г.
  • Гольмаков Ю.И.
  • Коренцвит Ф.Р.
  • Шелепов А.С.
RU2095923C1
ГЕНЕРАТОР ТОКА 1998
  • Волегов В.Е.
RU2147155C1
JP 2008136348 A, 12.06.2008
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫСОКООМНЫХ И НИЗКООМНЫХ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ РЕЗИСТОРОВ НА ОДНОЙ ПОДЛОЖКЕ 2010
  • Корж Иван Александрович
RU2443032C2
US 4982123 A, 01.01.1991.

RU 2 402 858 C1

Авторы

Гайтов Багаудин Хамидович

Кашин Яков Михайлович

Гайтова Тамара Борисовна

Кашин Александр Яковлевич

Даты

2010-10-27Публикация

2009-10-12Подача