Бесконтактный синхронный генератор Советский патент 1988 года по МПК H02K21/40 

4

to

СО

ю

со

ным магнитом 9 и вторым кольцевым маг нитопроводом 11, подшипниковые щиты 14 и 20 из немагнитного материала и подшипники 15. Новым в устройстве является выполнение полюсов ротора в виде трех- первой 2, второй 3 и третьей 6 систем полюсов, из которых первая и вторая системы обращены друг к другу полюсными выступамиf между которыми размещены элементы 19 из немагнитного материала, системы 2 и 3 полюсов из магнитного материала имеют одинаковую полярность, третья система 6 полюсов имеет противоположную полярность и вьгаолнена с несимметричными вдоль оси полюсными выступами, а ее

полюсы установлены в чередующемся порядке с полюсами первой и второй систем, несущий элемент выполнен из немагнитного материала за одно целое с валом в виде равнопрочного диска.Постоянный магнит 9 н второй кольцевой магнитопровод установлены с торцовой стороны первого кольцевого магнито- - провода с двумя внешними цилиндрическими поверхностями. Данные поверхности обоих кольцевых магнитопроводов обращены к внутренним цилиндрическим поверхностям одной из систем полюсов, а постоянный магнит установлен под полюсными выступами, имеющими большие осевые размеры, 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и касается выполнения регулируемых бесконтактных синхронных генераторов с внутризамкнутым магнитным потоком. Генератор содержит статор с якорной обмоткой 1, ротор с тремя системами 2, 3 и 6 клювообразных полюсов и несущий элемент 8, неподвиж- ньш индуктор с кольцевой обмоткой 10 возбуждения, размещенной в первом кольцевом магнитопроводе, с кольцевым тангенциально намагниченны постоян

1

- I

Изобретение относится к электротехнике, а имейно к электрическим машинам, касается выполнения регулируемых бесконтактных синхронных генераторов с внутризамкнутым магнитным потоком и может быть использовано в системах электропитания, преимущественно в высокоскоростных автономных источниках питания повьтенной ти.

Цель изобретения - улучшение

удельных массоэнергетических показателей, повьшение КПД и срока службы бескоитактного синхронного генератора.

На фиг,1 изображен предлагаемый генератор, общий ввд; на фиг. 2 - развертка полюсной системы, например, для 2р б,.где 2р - число полюсов.

Генератор содержит статор с якорной обмоткой 1, две системы клювооб- раз.ных полюсов - первую 2 и вторую 3 одной полярности (северной) с внутренними цилиндрическими поверхностями 4 и 5 соответственно, третью сие- тему 6 полюсов противоположной полярности (южной) с внутренней цилиндрической поверхмостью 7, несущий элемент 8, кольцевой аксиально намагниченный постоянный магнит 9, кольцевую обмотку 10 возбуяодения, три кольце- вь1х магнитопровод а 1 - 13, подшипниковЬш щит 14, подшипники 15, осевую втулку 16, фиксирующие кольца 17 и 18, элементы 19 из немагнитного материала, подшипниковый щит 20,

Элементы 12, 13. и 16 образуют

кольцевой магнитопровод с двумя внешними цилиндрическими, поверхностями. Каждая из систем полюсов имеет сплошную внутреннюю цилиндрическую поверх0 ность, образующую добавочный воздушный зазор с наружной цилиндрической поверхностью индуктора, содержащего элементы 9 - 13 и 16, и полюсные выступы, расположенные по окружности

ротора, образуя при этом с цилиндрической поверхностью статора основной воздушньтй зазор.

Системы полюсов 2, 3 и 6, кольцевые .магнитопроводы 11-13 и осевая

втулка 16 выполнены из магнитомягкой стали, несущий элемент 8, подшипниковые щиты 14 и 20, фиксирующие кольца 17 и 18 и элементы 19 - из немагнитной стали. Каждая пара клювообразных полюсов систем 2 и 3 (фиг. 2) с элементами 19 расположена по оси генератора, их суммарный осевой размер в расточке равен осевому размеру полюсов третьей системы 6 и осевому

0

размеру пакета 1. Клювообразные полюсы первой 2 и второй 3 систем, имеющие северную полярность, чередуются по окружности ротора с полюсами

третьей системы 6, имеющими южную полярность, образуя в расточке систему полюсов с чередующейся полярностью, Кольцевые магнитопроводы 11 -.13 размещены соответственно под внутренними цилиндрическими поверхностями 4, 7 и 5, Статор с якорной обмоткой 1 установлен между подшипниковыми щитами 14 и 20. Системы полюсов, несущий элемент, фиксирующие кольца и элементы 19 могут сочленяться между собой, например, с помощью сварки.

Постоянный магнит может быть вы- полней, например,, из редкоземельного материала железо - неодим-бор. Несущий диск с цапфами может быть выполнен, например, из немагнитной стали марки 25X17Н4Г15АФ2 (Н2).

Бесконтактный синхронный генератор работает следующим образом.

Кольцевой аксиально намагниченный постоянный магнит 9 и кольцевая обмотка 10 возбуждения являются не- точниками рабочего потока. Рабочий поток магнита, являющийся основным, замыкается через кольцевые магнито- прюводы 11 и 12, добавочные воздушные зазоры между ними и внутренними цилиндрическими поверхностями 4 и 7 соответствующих систем полюсов, системы полюсов 2 и 6, рабочие воздушные зазоры между система.ми полюсов и статором, статор с якорной обмот- кой 1, Поток кольцевой обмотки возбуждения (регулировочный) замыкается через магнитомягкую осевую втулку 1,6, кольцевые магнитопроводы. 12 и 13, добавочные воздушные зазоры меж- ду последними и внутренними цнпинд- ричеакими поверхностями 7 и 5 систем полюсов 6 и 3, системы полюсов 6 и 3 рабочие воздушные зазоры между данными системами и статором, статор с якорной обмоткой 1, Потоки кольцевого постоянного магнита и кольцевой обмотки возбуждения, в кольцевом маг- нитопроводе 12 суммируются.

При вращении ротора в статоре соз дается переменный магнитный поток, наводящий ЭДС в якорной обмотке.При изменении TOka кольцевой обмотки 10 возбуждения меняются ее поток и соответственно суммарный поток в статоре Таким образом осуществляется регулирование выходного напряжения..

При обесточенной кольцевой обмотке 10 возбуждения кольцевой постоянный магнит 9 обеспечивает самовозбуждение генератора. Для уменьшения потока рассеяния кольцевого постоянного магнита 9 при отключенной кольцевой обмотке возбуждения между системами 2 и 3 полюсов имеется немагнитный промежуток, например, в виде элементов 19.

Предлагаемый генератор позволяет повысить КПД путем уменьшения потерь мощности на возбуждение благодаря, разделению источников потока возбуждения на основной - кольцевой постоянный магнит и регулировочный - обмотку воз(5уждения и путем введения трех систем полюсов, создать переменно-полюсный внутризамкнутый регулирующий поток возбуждения при независимой работе основного потока возбуждения, связанного с постоянным магнитом, и регулирующего потока возбуждения, связанного с обмоткой возбуждения, повысить механическую прочность ротора благодаря выполнению его несущего элемента равно- ,прочным, а также локализовать магнит -ные потоки в объеме между индуктором и статором,

Кроме того, предлагаемый генератор может быть выполнен консольным с размещением обоих подшипников по одну сторону несущего диска и обеспечивает улучшение удельных массоэнер- гетйческцх показателей, повышение КПД и срока службы.

Формула изобретения

Бесконтактный синхронный генератор, содержащий статор с якорной обмоткой, ротор с двумя системами клю- вообразных полюсов, элементы из немагнитного материала, закрепленные на валу из немагнитного материала посредством несущего элемента, кольцевую обмотку возбуждения, размещенную на первом кольцевом магнитопро- воде, установленном на подшипниковом щите, выполненном из немагнитного материала, по крайней мере одна внешняя цилиндрическая поверхность первого кольцевого магнитопровода обращен к внутренней цилиндрической поверхноти одной из систем клювообраэных полсов, отличающийся тем, что, с целью улучшения удельных мас- соэнергетических показателей, повышения КПД и срока службы, генератор снабжен третьей системой полюсов, аксиально намагниченным кольцевым постоянным магнитом и-вторым кольцевым магнитопроводом, клювообразные полюсы первой и второй систем одной полярности обращены друг к другу полюсными выступами, между которыми размещены элементы из немагнитного материала, полюсы третьей системы противоположной полярности вьтолнены с двумя полюсными выступами, имекщими различные осевые размеры, и установлены в чередующемся порядке с клювообразными по- люсами первой и второй систем, несущий элемент выполнен из немагнитного материала за одно целое с валом в ви

де равнопрочного диска, кольцевой аксиально намагниченный постоянный магнит и второй кольцевой магнито- провод установлены на подшипниковом щите, первый кольцевой магнитопровод выполнен с двумя внешними цилиндрическими поверхностями, обращенными к внутренним цилиндрическим поверхностям второй и третьей систем полюсов соответственно, внешняя цилиндрическая поверхность второго кольцевого магнитопровода обращена к внутренней цилиндрической поверхности третьей системы полюсов, а кольцевой аксиально намагниченный постоянный магнит размещен под полюсными выступами, имеющими больший осевой размер.

19 J

fe

-X

VvN

(ZZ.

Vu,B:2