Устройство для бесконтактной передачи энергии Советский патент 1987 года по МПК H01F38/14 H02K39/00 

Изобретение относится к электрическим машинам, в частности к электрическим машинам с бесконтактным возбуждением.

Цель изобретения - повышение КПД и снижение пульсаций тока.

На фиг. 1 изображено предлагаемое уст- ройство, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - вариант шихтованного дугового сегмента с одним пазом.10

Устройство содержит шихтованные пакеты 1 статора 2, установленные веерообразно в станине 3, и шихтованные пакеты 4 ротора 5, установленные веерообразно на центральной втулке 6. Станина 3 закреплена на неподвижной части электрической машины, например на подшипниковом шите, а центральная втулка 6 расположена на валу 7 электрической машины, укреплена на нем и может вращаться вместе с ним вокруг оси 8 врашения. Пакеты 1 и 4 соответственно статора 2 и ротора 5 имеют Г-образную форму, установлены своей плоскостью параллельно направлению оси 8 врашения и закреплены соответственно в станине 3 и на центральной втулке 4 одним из известных спо- 25 собов, например сварочными швами 9. В выемках Г-образных пакетов 1 и 4 расположены кольцевые катушки 10 и 11 статора 2 и ротора 5. Катушка 10 выводами 12 соединена с источником питания.

15

20

Дуговые сегменты 21 могут быть выполнены шихтованными в направлении перпендикулярно оси 8 врашения (фиг. 4) или массивными из металлокерамики (фиг. 5), они стянуты к внешним поверхностям выступов 20 каким-либо из известных способов, например наложенным на спинки сегментов обшим бандажом, выполненным из одним из известных бандажных средств - стеклобандажной лентой, бандажным проводом, металлическим хомутом и т. п.

Устройство работает следуюш,им образом.

Вал 7 приводится во вращение и в катушку 10 статора 2 включается переменный ток от системы возбуждения электрической машины, находящейся на неподвижной ее части. Этот ток создает магнитный поток, силовые линии которого в моменты углового совпадения пакетов статора и ротора замыкаются по этим пакетам, проходя через минимальные воздушные зазоры 16 и 18 (фиг. I). В указанные моменты достижения наибольшей магнитной проводимое ти зазора имеет место максимальная амплитуда потокосцепления катушек 10 и 11 и в катушке 11 при пульсации переменного магнитного потока индуктируется наибольшее значение ЭДС. От этой ЭДС через блок вентилей 14 в цепи обмотки возбуждения протекает постоянный ток и происходит бесконтактное возбуждение электрической машины. В промежуточных положениях между указанными моментами, а имен35

катушка 11 концами 13 соединена с блоком 30 но когда оси пакетов 1 статора 2 и па- вентилей 14, вращающихся на валу 7, к которому выводами 15 подключена обмотка возбуждения электрической мащины (не показана). В некоторых вариантах исполнения блок 14 может отсутствовать, если в роторе 5 непосредственно используется переменный ток. Между пакетами 1 и 4 статора 2 и ротора 5 имеются воздушный зазор 16 на уровне малого диаметра 17 и воздушный зазор 18 на уровне большого диаметра 19. На выступах 20 пакетов 1 статора 2 установлены дуговые сегменты 21 с пазами 22, имеющими форму поперечного сечения выступа 20, причем эти выступы 20 пакетов 1 размещены в пазах 22, а нижние кромки 23 дуговых сегментов 21 доходят

40

кетов 4 ротора 5 сдвинуты на максимальный угол, в зазоре 16 на уровне малого диаметра 17 пакеты 1 и 4 статора 2 и ротора 5 также имеют наибольшую магнитную связь, так как каждый пакет 4 ротора 5 перекрывается краями двух пакетов 1 статора 2 (фиг. 3). Что касается воздушного зазора 18 на уровне большого диаметра 19 (фиг. 2), то установленные на пакетах 1 статора дуговые сегменты 21 создают путь магнитных силовых линий, выходящих из пакета 4 ротора 5 в пакеты 1 статора 2, при тангенциальном повороте. Таким образом, устройство веерной конструкции, снабженное ферромагнитными дуговыми сегментами 21, при всех углах повородо воздушного зазора 18. В каждом сегмен- 45 та ротора 5 имеет наименьшее в данной

те 21 может быть один или более пазов 22. На одном статоре 2 могут быть использованы дуговые сегменты с разным числом пазов 22. Число дуговых сегментов равно числу пакетов 1. Размеры дуговых сегментов 21 выбраны так, что длина сег- 50 мента 21 равна длине ротора 5 на уровне диаметра 19, а ширина сегмента 21 выбрана с таким расчетом, что при установке на пакеты 1 расстояние между соседними сегментами 1-2 мм. Указанные промежутки необходимы для обеспечения минимального стыкового зазора между дуговым сегментом 21 и пакетом статора 1 при воздействии стягиваюших их сил.

55

конструкции магнитное сопротивление, обусловленное только значениями конструктивных воздушных зазоров 16 и 18, а следовательно, обладает повышенным КПД и малыми пульсациями тока.

Изготовление дуговых сегментов 21 шихтованными (фиг. 4) уменьшает магнитные потери в них.

В предлагаемом устройстве исключено изменение (уменьшение) по величине амплитуды потокосцепления взаимоиндукции и, вследствие этого, существенно снижены пуль- сационные потери в пакетах статора и ротора, уменьшающие значение КПД, а также полностью исключена модуляция выходного

Дуговые сегменты 21 могут быть выполнены шихтованными в направлении перпендикулярно оси 8 врашения (фиг. 4) или массивными из металлокерамики (фиг. 5), они стянуты к внешним поверхностям выступов 20 каким-либо из известных способов, например наложенным на спинки сегментов обшим бандажом, выполненным из одним из известных бандажных средств - стеклобандажной лентой, бандажным проводом, металлическим хомутом и т. п.

Устройство работает следуюш,им образом.

Вал 7 приводится во вращение и в катушку 10 статора 2 включается переменный ток от системы возбуждения электрической машины, находящейся на неподвижной ее части. Этот ток создает магнитный поток, силовые линии которого в моменты углового совпадения пакетов статора и ротора замыкаются по этим пакетам, проходя через минимальные воздушные зазоры 16 и 18 (фиг. I). В указанные моменты достижения наибольшей магнитной проводимое ти зазора имеет место максимальная амплитуда потокосцепления катушек 10 и 11 и в катушке 11 при пульсации переменного магнитного потока индуктируется наибольшее значение ЭДС. От этой ЭДС через блок вентилей 14 в цепи обмотки возбуждения протекает постоянный ток и происходит бесконтактное возбуждение электрической машины. В промежуточных положениях между указанными моментами, а имен

но когда оси пакетов 1 статора 2 и па-

кетов 4 ротора 5 сдвинуты на максимальный угол, в зазоре 16 на уровне малого диаметра 17 пакеты 1 и 4 статора 2 и ротора 5 также имеют наибольшую магнитную связь, так как каждый пакет 4 ротора 5 перекрывается краями двух пакетов 1 статора 2 (фиг. 3). Что касается воздушного зазора 18 на уровне большого диаметра 19 (фиг. 2), то установленные на пакетах 1 статора дуговые сегменты 21 создают путь магнитных силовых линий, выходящих из пакета 4 ротора 5 в пакеты 1 статора 2, при тангенциальном повороте. Таким образом, устройство веерной конструкции, снабженное ферромагнитными дуговыми сегментами 21, при всех углах поворота ротора 5 имеет наименьшее в данной

конструкции магнитное сопротивление, обусловленное только значениями конструктивных воздушных зазоров 16 и 18, а следовательно, обладает повышенным КПД и малыми пульсациями тока.

Изготовление дуговых сегментов 21 шихтованными (фиг. 4) уменьшает магнитные потери в них.

В предлагаемом устройстве исключено изменение (уменьшение) по величине амплитуды потокосцепления взаимоиндукции и, вследствие этого, существенно снижены пуль- сационные потери в пакетах статора и ротора, уменьшающие значение КПД, а также полностью исключена модуляция выходного

напряжения электрической машины из-за колебаний значения амплитуды потокосцепле- ния обмоток статора и ротора трансформатора. В результате этого возможно существенное уменьшение числа пакетов статора и ротора и снижение, вследствие этого, трудоемкости изготовления магнитопро- вода.

Формула изобретения

1. Устройство для бесконтактной передачи энергии, содержащее шихтованные Г-образные с выступами пакеты статора и

аналогичные пакеты ротора, установленные веерообразно вдоль оси вращения, кольцевые обмотки статора и ротора, разменл.ен- ные внутри пакетов, отличающееся тем, что с целью повышения КПД и снижения пульсаций тока, он снабжен дуговыми сегментами с внутренними пазами, в которых размещены выступы пакетов статора, указанные сегменты укреплены на статоре с образованием радиальных зазоров между ними и накетами ротора.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что дуговые сегменты выполнены lunx- тованными в направлении, перпендикулярном оси вращения.

Изобретение относится к области электромашиностроения, в частности к устройствам для бесконтактной передачи энергии для электрических машин с бесконтактной системой возбуждения. Цель изобретения - повышение КПД и снижение пульсаций тока. Устройство содержит Г-об- разные шихтованные пакеты 1 статора 2, веерообразно установленные в станине 3, Г-образные шихтованные пакеты 4 ротора 5, веерообразно установленные через втулку 6 на валу 7. Пластины пакетов статора 2 и ротора 5 расположены параллельно оси вра- ш,ения. В них установлены кольцевые обмотки 10,. 11 статора и ротора. Пакеты статора в станине 3 установлены консольно и охвачены с внешней стороны консольных концов ферромагнитными дуговыми сегментами 21 с одним и более пазами формы поперечного сечения консоли пакета 1 статора, в которых расположены указанные консольные концы пакетов. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. ( (Л оо о to со 00 со

13

Vuz..

IS

й/гл

Составите.пь С. Сапенок

Редактор С. ПекарьТехред И. ВересКорректор В. Бутяга

Заказ 951/51Тираж 699Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открыт11Й

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производствеино-по.лиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная. 4