Бесконтактный регулируемый синхронный генератор Советский патент 1984 года по МПК H02K21/14 

2. Генератор по пЛ, от ли ч а и.й с я тем, что кольцевой магнитопровод выполнен с пазами на внутренней стороне и установлен с торцовой стороны магнитопроврда статора снаружи полюсных наконечников.

3. Генератор по п.1, отличаю щ и и с я тем, что он снабжен вторым кольцевым зубчатым магнитопровоДом и оба эти магнитопровода выполнены с пазами по наружной стороне и установлены с торцовых сторон ротора внутри полюсных наконечников.

1. БЕСКОНТАКТНЫЙ РЕГУЛИРУЕ;МЫЯ СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР, содержащий внешний магнитопровод .статора с якор ной обмоткой, размещенный в немаг--. нитном корпусе, ротор с системой возбуждения из постоянных магнитов с системой полюсных наконечников и устройство для- регулирования напряжения в виде кольцевого зубчатого магнитопровода с обмоткой регулирования, установленного коаксиально с ротором генератора, отличающ и и с я тем, что, с целью улучшения его энергетических характеристик, упрощения конструкции и улучше ния массогабаритных показателей, кольцевой зубчатый магиитоп1 овоя жестко закреплен в корпусе и установлен в пределах аксиальной длины полюсных наконечников , а обмотка регулирования выполнена тороидальной . 1C СО о 00

Изобретение относится к электротехнике в частности к автономншл источникам электроэнергии малой мощноти и автоматическим системам управления объектами и технологическими процессами

Известен синхронный генератор с .когтеобраэным ротором, имеюашй кольцевой аксиально намагниченный постоянней магнит, расположенный между полюсньали шайвами ротора,и внешнёзамкнутьй магнитный шунт с кольцевой обйоткой регулирования причем ..статор использован в качестве участка магнитопровода шунта

Корпус генератора выполняется из стали, поскольку является частью магиитопровода шунта, что утяжеляет конструкцию.Равноименнополюсны когтн ротора загружены в магнитном отношении неодинаково, что снижает Использование овъема машины. Магнитйый поток в расточке статора имеет большую постоянную состайляняцу из-за использования статора в качестве участка шунта. Это ухудшает энергетические характеристики и повьвдает массу машины.

.Известна также бесконтактная синхронная машина, на роторе которой расположён постоянный Магнит-звездочка , а в корпусе закреплен внешнезамкнутый магнитопровод с кольцевой обмоткой регулирования. Пб обеим сто ронам магнита расположены когтеобразные полюсные системы, разноименые полюсы которых разме(веш:1 попарно между полюсами магнита, образуя собместно с последним систему полисов чередующейся .полярности. Магнит отделён от когтеобразйых полюсных систем и от аала немагнитной втулкой Д2 ... . ;

применение вйешнезамкнутого маг- нитопровода и когтёобразных полюсньж . систем утяжеляет и ус:ложня.вт конструкцию машины. Размещение полюсов когтеобразных систем между полюсгили 4a;Гнйтa вызывает повышенное рассея иё потока магнита и снгокение исползования его энергий/ Магнитный пото в рАсточке статора несимметричен, а изменение потока когтёобразных

полюсов eute более искажает магнитно поле в рйсточке статора и ухудшает магнитные и энергетические показатели . Вал маижны должен быть немагнитишл, что наклг1дывает дополнительное ограничение на выбор материала вала.

Наиболее близким к изобретению по технической сути и достигаемому эффекту является бесконтактный регулируемый синхронный генератор, ймею{(ий ротор, шихтованный кольцевой сердечник статора с якорной обмбткойи дополнительный шихтованный кольцевой магнитопровод с обмоткой регулирования t 3}.

Известный генератор отличается сложностью конструкции, так как магнитопровод с обмоткой регулирования напряжения выполняется с возможностью поворота его BOKpiyr оси для чего требуется специальный приводной, механизм.

Низкая надежность генератора обусловлена наличием электрического соединения между обмоткой регулирования и якорной обмоткой посредств1 гибких проводников или скользящего контакта.

Кроме того, кольцевой магнитопровод с обмоткой регулирования раэме.щен в пределах зоны магнитопровода статора, котЬ1 1й удлинен для наведения в его обмотке ЭДО дополнительньм МагнитНьм потоком, так как весь поток магнитоа ротора проходит через статор, а затем часть электрической энергии статора затрачивается на создание дополнительного магнитного потока в кольцевом л агниагопроводе с обмоткой регулирования.

Это к увеличению массы генератора и ухуяиению формы кривой напряжения, так как нскажёйия форкш кривой тока ведут к искажению формы Магнитного поля кольцевого магннтрпрб&рда, и, следовательно, к искажению формы кривых ЭДС и напря)(ен11Я генератора.

Целью изобретения является улучшение эне|ргетичёских характеристик, упрощение конструкции и уменьшение

массогабаритных показателей устрой ства.

Поставленная цель достигается тем, что в- бесконтактном регули- . руемом синхронном генераторе, содержащем внешний магнитопр -вод статора с якорной обмоткой, эазмещенный в немагнитном корпусе, ротор с системой возбуждения из постоянных магнитов с системой полюсных наконечников и уатройство для : регулирования напряжения в виде кольцевого зубчатого магнитопровода с обмоткой регулирования, установлевйого коаксиально с ротором генератора, кольцевой зубчатый маг нитопрЬвод жестко закреплен в корпусе и установлен в пределах аксиальной длины полюсных наконечников и выполнен с пазами на стороне, обрац енной к полюсным наконечникам, а обмотка регулирования выполнена тороидальной.

При этом кольцевой зубчатый магяйтопровод может быть выполнен с во внутренней стороне и установлен с торцовой стороны магнито- провода статора снаружи полюсных наконечников.

Кроме того, два кольцевых зубчатых магнитопровода могут бать выполмены с пазами по наружной стороне и установлены с торцовых сторон ротора внутри полюсных наконечяиков.

На фиг,1 представлен предлагаемый генератор, с одной обмоткой подмагНйчивания, продольный разрез; на фиг.2 - генератор с двумя обмотками подалагничивания, продольный разрез. , ,

Предлагаемый бесконтактный синхронный генератор содержит следуюо}ие основные элементы: на валу 1 закреплен ротор ( индуктор), состояцйй из магнита-звездочки 2 и бандажного кольца 3, имеющего чередуюиШеся вдоль его окружности магнйтомягкие (являющиеся полюсными наконечниками) и немагнитные участки. В корпусе 4 закреплены магнитопровод статора 5 и кольцевой зубчатый магнитопровод ( магнитный шунт) 6, выполненные в виде кольцевых сердечников. На фиг.2 показаны два магнитопровода 6, из которых закреплен в корпусе, а другой - на подшипниковом . В пазах магнитопрОвода статора 5 размещена рабочая обмотка 7. Вокруг ярма 5 может быть намотана тороидальная обмотка 8 подмагничивания. Магнитный шунт б выполнен в виде шихтованного пакета листов электротехнической Стали, например из тех же листов, что и магнитопровод статора 5. Листы имеют па.зы, расположенные по внутренней (фиг.1) или по наружной (фиг.2) цилиндрической поверхности листа. Листы

- пакета электрически изолированы друг от друга. Вокруг магнитопровода шунта 6 намотана тороидальная обмотка 9 подмагничивания.

Работа генератора происходит 5 следующим образом.

Рабочий.магнитный поток 9 магнита ротора-звездочки разветвляется. Одна его часть - поток Ф проходит по статору, а другая часть -поток. 0 щ ответвляется в кольцевой магнито провод, являющийся шунтом. Изменением токов в обмотке подмагничивания. статора и в обмотке подмагничивания шунта устанавливают требуемое значение магнитного потока в статоре и,

5 тем самым, требуемое значение .напря-; жения на зажимах рабочей обмотки .. - генератора. Tpe6yeivttrii диапазон регулирования обеспечивают подбором длин магнитопроводов статора и шун

0 та Шунт 6 может быть как внешнезамкнутым (фиг.1), так и внутризамкнутым (фиг.2). В общем случае : статор может не иметь обмотку 8 подмагничивания, необязательно на5личие бандажного кольца 3, т.е. ротор может иметь любую другую систему полюсных наконечников, например ротор может быть выполнен.когтеобразньал. Генератор может -иметь, один или

0 два шунта;, подшипниковые щиты и корпус генератора могут быть изготовлены из легкого алюминиевого сплава, так как не являются частью магийт- .. ной цепи шунта. Выполнение шунта в

5 виде шихтованногопакета снижает . потери на вихревые токи, что снижает длительность переходного процесса. - , . . .

Кроме того, упрощается конструкция генератора и уменьшается на

0 10-20% его масса, поскольку нет необходимости в стальном корпусе и стальных подшипниковых щитах. Отсут ствует осевая составляющая магнитного потока, что расширяет возмож5ности применения генератора. Форма кривой поля в расточке статора симметрична, что улучшает форму кривой напряжения генератора. Конструкция позволяет легко изме- .

0 нять диапазон регулирования напряжения подбором длин магнитопроводов . шунта и статора.

Конструкция технологична, так как шунт может быть выполнен из тех

5 же листов, что и пакет статора. Применение предлагаемого шунта в генераторах с подмагничиванием ярма статора сохраняет все преимущества таких генераторов и позволяет регулировать их напряжение практически во всем диапазоне от нуля до номинального значения.

Малая масса генератора, бесконтактность, широкий диапазон регули5 рования и высокое качество выходно-.

ГО напряжения поэволя|19Т улучшить характеристики автономных источников электроэнергии teanoA мощности, автотракторного электрооборудования

и автоматических систем управления технологическими процессами в строительной индустрии и смежных областях народного хозяйства.