Электрический генератор Советский патент 1985 года по МПК H02K19/06 

Изобретение относится к электрическим машинам, в частности к генераторам малой мощности, и может быть использовано в замкнутых системах электроприводов в качестве датчика частоты вращения.

Цель изобретения - расщирение функциональных возможностей генератора путем повыщения частоты выходного напряжения.

На фиг. 1 представлен генератор, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение активной зоны генератора.

Электрический генератор содержит магнитопровод 1 статора 2, охваченный обмоткой 3 возбуждения и якорными обмотками 4 и 5, расположенными соответственно на его полюсах 6 и 7. Ротор 8 выполнен в виде полого магнитного цилиндра. На наружной поверхности ротора 8 выполнена винтовая нарезка одного направления, например левая, а на его внутренней поверхности выполнена винтовая нарезка противоположного направления, например правая. Величина шага одной нарезки равна величине шага другой нарезки. Обе нарезки поверхности выполнены с равным числом заходов. Профили 9 и 10 нарезок соответственно наружной и внутренней поверхностей выполнены четырехугольными, например трапецеидальными, для увеличения амплитуды пульсаций выходного сигнала. Минимальная щирина профилей 11 и 12 выступов 13, образованных нарезкой, выполнена равной половине величины их щага и равна щирине полюсов 6 и 7 магнитопровода 1 статора 2. Наружная поверхность ротора 8 отделена от полюса 6 статора 2 воздушным зазором 14, а внутренняя поверхность ротора 8 отделена от полюса 7 статора 2 воздушным зазором 15. Полюса 6 и 7 статора 2 расположены один напротив другого. Ротор 8 жестко скреплен с валом 16 посредством кольцевой шайбы 17, выполненной, например, из немагнитного материала. Немагнитный вал 18 жестко соосно скреплен с валом 16 и расположен внутри полого ротора 8. Вал 16 имеет возможность поворота относительно втулки 19 посредством подшипника 20, а немагнитный вал 18 имеет возможность поворота относительно втулки 21 посредством подшипника 22. Подшипниковый щит 23 жестко скреплен с магнитопроводом 1 статора 2 и с подшипниковым щитом 24. Посредством шлицевых выступов 25 и 26, выполненных соответственно на втулках 19 и 21 и расположенных соответственно в шлицах подшинников щитов 23 и 24, последние, а также магнитопровод 1 статора 2, имеют возможность осевого перемещения относительно ротора 8, например, при помощи рукоятки 27 жестко скрепленной с подщипниковым щитом 24.

Электрический генератор работает следующим образом.

При питании обмотки 3 возбуждения напряжением постоянного тока возникает магнитное поле, линии которого проходят по магнитопроводу 1 статора 2, попадают в

полюс 6, пронизывают воздушный зазор 14, наружную и внутреннюю поверхности полого магнитного ротора 8, пронизывают воздушный зазор 15, полюс 7 и замыкаются по магнитопровод 1 статора 2. При вращении ротора 8 происходит осевое перемещение профилей 11 и 12 один относительно другого в противоположном направлении, причем смещение каждого из них в осевом направлении на величину Т щага резьбы соответствует повороту ротора 8 на угол |- , где

5 Z2.- число заходов каждой из резьб. При смещении каждого из профилей 11 н 12 относительно предварительно установленного положения (фиг. 2) на величину, равную четверти величины Г щага нарезки, магнитная проводимость на пути магнитного потока минимальна (практически нулевая) по сравнению с магнитной проводимостью стали магнитопровода 1 статора 2 и ротора 8. Смещение профилей 11 и 12 на четверть величины С щага нарезки соответствует повороту ротора 8 относительно предварительно установленного положения (фиг. 2) на угол gf. При перемещении профилей 11 и 12 в осевом направлении на половину величины щага нарезки (поворот) ротора на угол (магнитная проводимость

0 магнитному потоку имеет то же значение, что и при положении ротора 8, соответствующем предварительной установке, (фиг. 2), т.е. период изменения магнитной проводимости магнитному потоку соответствует изменению положения ротора 8 при повороте его на угол , поэтому при вращении ротора с заданной частотой вращения п в якорных обмотках 4 и 5 наводится ЭДС с частотой f первой гармоники f , где п- об/мин. При подключении нагрузки

0 по обмоткам 4 и 5 течет ток с частотой

f ir

Для обеспечения первоначального установочного положения магнитопровода 1 служит рукоятка 27. При осевом смещении маг5 нитопровода 1 обеспечивается также регулировка формы выходного напряжения генератора и частота его.

Предлагаемый генератор при максимально возможном из технологических соображений числе заходов Zj нарезки, выполненной на внутренней цилиндрической поверхности ротора и том же числе заходов Zj нарезки, выполненной на наружной поверхности ротора, заданной частоте вращения п позволяет получить по сравнению с известным увеличенную в два раза частоту первой гармоники тока в якорной обмотке. Увеличение частоты первой гармоники в два раза позволяет расширить диапазон точного измерения частот вращения при использоваНИИ предлагаемого генератора в качестве датчика частоты вращения, что особенно актуально при низких частотах вращения ротора. Кроме того, за счет возможности перемещения магнитопровода статора в осевом направлении достигается и дополнительный эффект - регулирование формы и частоты выходного сигнала, что также расщиряет функциональные возможности генератора.

1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР, содержащий двухполюсный магнитопровод статора с охватывающей его обмоткой возбуждения, якорную обмотку, полый ферромагнитный ротор, на наружной и внутренней цилиндрических поверхностях которого выполнена винтовая нарезка четырехугольного профиля с равными шагами и числом заходов, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей генератора путем повыщения частоты выходного напряжения, полюса магнитопровода статора расположены снаружи и изнутри полого ротора, направление винтовых нарезок на цилиндрических поверхностях ротора противоположное, минимальная ширина профиля образованных нарезкой винтовых выступов ротора равна половине шага нарезки и ширине полюсов магнитопровода статора. 2. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что профили винтовых выступов ротора выполнены с совпадением их радиальных осей i и с осевым сдвигом относительно осей полюсов магнитопровода статора на четверть шаСЛ га нарезки. О) о оо