Бесконтактный синхронный генератор Советский патент 1991 года по МПК H02K19/38 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрическим машинам, касается выполнения бесконтактных синхронных генераторов (БСГ) переменно- полюсного типа с внутри и с внешнезамкну- тым магнитным потоком и возбуждением от неподвижных кольцевых редкоземельных магнитов и может быть использовано в системах электропитания, преимущественно в высокоскоростных автономных источниках питания повышенной мощности.

Целью изобретения является улучшение удельных массоэнергетических показателей.

На фиг. 1 показан бесконтактный генератор с внутризамкнутым потоком, общий вид: на фиг.2- генератор с внешнезамкнутым потоком с общей для двух пакетов статора якорной обмоткой и смещением клювов средней системы на полюсное деление; на фиг. 3 - развертка полюсной системы ротора для на фиг, 4 - регулируемый генератор с внешне замкнутым потоком с пакетами статоров, снабженными каждый своей обмоткой; на фиг. 5 - развертка полюсной системы ротора для без смещения клювов средней системы.

Предлагаемый генератор содержит роторе двумя системами внешних Г-образных полюсов 1 и 2 и внутренней системой Т-образных полюсов 3, статор 4 с якорной обмоткой, два кольцевых аксиально намагниченных постоянных магнита 5 и 6, расположенных на щитах 7 и 8, причем в

о VI VJ

00

о -N

генераторе с внутризамкнутым потоком щиты выполнены составными с наружными частями 9 и 10, вал 11, корпус 12 и подшипники 13 и 14, генератор с внешне- замкнутым потоком также содержит втулку 15. Для обеспечения регулирования выходного напряжения в генераторе с внешне- замкнутым потоком (см,. 4) установлена регулировочная кольцевая обмотка возбуждения 16 и кольцо 17, при этом каждый из пакетов статора должен быть снабжен своей якорной обмоткой. Торцовые части Г-образных систем полюсов связаны с валом дисками 18, 19. В генераторах образуются основные воздушные зазоры 20 между системами клювов и статором, добавочные аксиальные зазоры 21 и 22 между торцовыми поверхностями магнитов и крайних систем клювов и (в генераторе с внутризамкнутым потоком на фиг. 1) добавочные радиальные зазоры 23, 24 между внутренними цилиндрическими поверхностями щитов и валом.

Системы полюсов 1, 2, 3, щиты 7 и 8 и кольцо 17 выполнены из магнитомягкой стали, наружные части 9 и 10 щитов, втулка 15 и диски 18, 19 из немагнитной стали.

В генераторе с внутризамкнутым потоком (см. фиг. 1) вал 11 выполнен из магнитомягкой стали, корпус - из немагнитной. В генераторе с внешнезамкнутым потоком (см. фиг. 2 и 4) вал 11 выполнен из немагнитной, а корпус 12 - из магнитомягкой сталей.

В БГС с внутризамкнутым потоком системы полюсов 1 и 2 имеют одну полярность (на фиг. 1 - северную) и чередуются с системами полюсов 3, имеющими противоположную полярность (на фиг. 1 - южную). Длина полюсов систем 1 и 2 в расточке равна половине длины Т-образных полюсов системы 3, равной длине статора 4. Кольцевые постоянные магниты 5 и 6 закреплены на щитах 7 и 8. Постоянные магниты 5 и 6 намагничены аксиально и встречно относительно друг друга.

Системы полюсов могут соединяться между собой, например, с помощью сварки или путем заливки промежутков между ними немагнитным сплавом. Диски 18, 19 могут соединяться с системами полюсов 1, 2 и с валом 11, например, с помощью сварки. Постоянные магниты могут быть выполнены из редкоземельного материала, например, железо-неодим-бор.

Отличие двухпакетных БСГ с внешне замкнутым потоком в том, что в них (см. фиг. 2, 3, 4) полюса крайних систем 1 и 2 имеют различную полярность, как и полюса средней системы 3, под каждым из пакетов статора, а постоянные мгкншы Ь и 6

намагничены аксиально и согласно. Полюсы средней системы 3, расположенные под одним пакетом статора, смещены на полюсное деление относительно полюсов, расположенных под другим пакетом статора (см, фиг. 2, 3, 4).

При выполнении каждого из пакетов статоров со своей якорной обмоткой возможно как в нерегулируемом (см. фиг. 2), так

0 ив регулируемом (см. фиг. 4) генераторе с внешнезамкнутым потоком применить среднюю систему без смещения полюсов на полюсное деление, развертка такой полюсной системы приведена на фиг. 5 для .

5 В этом случае пакеты статоров должны быть смещены на полюсное деление относительно друг друга.

Бесконтактные синхронные генераторы работают следующим образом. При вы0 полнении генератора по фиг. 1 магнитные потоки магнитов 5 (6) замыкаются соответственно через добавочные зазоры 21 (22), системы полюсов 1 (2) одной полярности, основной зазор 20, статор 4, зазор 20,

5 систему полюсов 3 противоположной полярности, вал 11, добавочные зазоры 23 (24) и щиты 7 (8).

Таким образом на роторе образуется переменно-полюсная система полюсов, и

0 магнитные потоки постоянных магнитов при вращении ротора наводят суммарную ЭДС в обмотке якоря.

В БСГ с внешнезамкнутым потоком при выполнении генератора по фиг. 2 поток воз5 буждения, создаваемый постоянными магнитами, замыкается через собственно магнит 5, добавочный зазор 21, крайнюю систему полюсов 1, основной зазор 20, пакет статора 4, зазор 20, среднюю систему

0 клювов 3, зазор 20, второй пакет статора 4, зазор 20, систему клювов 2, добавочный зазор 22, щит 8, корпус 12, щит 7.

При этом под каждым из пакетов статоров образуется переменно-полюсная струк5 тура клювообразных полюсов.

При выполнении генератора по фиг. 4 регулировочная обмотка 16 создает магнитный поток, замыкающийся по контуру: кольцо 17, пакет статора 4, основной зазор 20

0 между пакетом статора и средней системой полюсов 3, собственно среднюю систему полюсов 3, основной зазор 20, второй пакет статора 4.

Таким образом ЭДС, наводимые при

5 вращении ротора в обмотках обоих пакетов статора 4 основным потоком возбуждения по- стоянных магнитов и регулировочным потоком обмотки возбуждения, суммируются.

Предлагаемое техническое решение позволяет улучшить удельные массоэнергетические показатели генератора за счетувели- чения мощности машины путем увеличения объема магнита (площади сечения и длины его) при этом же диаметре расточки и длине пакета статора и обеспечения минимальной длины линии магнитной индукции потока возбуждения благодаря установке постоянных магнитов с образованием добавочных аксиальных зазоров непосредственно с торцовыми поверхностями крайних систем полюсов.

Кроме того, соединение торцовых частей крайних Г-образных систем полюсов с ротором дисками из немагнитного материала позволяет повысить механическую прочность ротора.

Таким образом, предлагаемый генератор позволяет по сравнению с известным увеличивать мощность при относительно небольшом возрастании массы, что обеспечивает улучшение удельных массоэнергети- ческих показателей генератора.

Формула изобретения

1.Бесконтактный синхронный генератор переменно-полюсного типа, содержащий ротор с двумя системами внешних Г-образных полюсов и внутреннюю систему Т-образных полюсов, смещенными в аксиальном направлении, статор с обмоткой якоря, расположенный в активной зоне полюсов ротора, два аксиально намагниченных постоянных магнита, расположенных на щитах, отличающийся тем, что. с целью улучшения удельных массоэнергети- ческих показателей, постоянные магниты установлены напротив внешних торцевых поверхностей Г-образных полюсов.

2.Генератор по п. Ч.отличающий- с я тем, что внутренние цилиндрические

поверхности систем Г-образных полюсов от вала установлены с немагнитным промежутком относительно вала.

3. Генератор по п. 2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что он снабжен дисками из немагнитного материала, а торцовые части Г-образных полюсов систем связаны с валом указанными дисками.

4.Генератор по пп. 1 -3,о т л и ч а ю

щ и и с я тем, что вал выполнен магнитопро- водящим, постоянные магниты намагничены встречно, по крайней мере часть щита между внешней образующей постоянного магнита и валом выполнена из магнитомягкого материала, дополнительный воздушный зазор образован валом и внутренней цилиндрической поверхностью каждого из щитов

5 енератор по пп. 1-3, отличающ и и с я тем, что постоянные магниты намагничены согласно, щиты и корпус выполнены из магнитомягкого материала.

6. Генератор по п. 5. о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что пакеты статора снабжены общей якорной обмоткой, а полюса, расположенные под одним пакетом статора, смещены на полюсное деление относительно одноименных полюсов, расположенных под другим пакетом статора.

7. Генератор по п. 5. о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что он снабжен кольцевой обмоткой возбуждения и аксиально шихтованным магнитопроводящим кольцом, каждый из пакетов статора снабжен своей якорной обмоткой, кольцевая обмотка возбуждения установлена между пакетами статора под внутренней цилиндрической поверхностью магнитопроводящего кольца, расположенного между пакетами статора.

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является улучшение удельных массоэнергетических показателей. Устройство содержит ротор с двумя си2 стема внешних Г-образных, полюсов 1 и 2 и внутренней системой Т-образных полюсов 3, статор 4 с якорной обмоткой, два кольцевых аксиально намагниченных постоянных магнита 5 и 6 расположенных на щитах 7 и 8. Генератор с внешнезамкнутым потоком содержит втулку. Для обеспечения регулирования выходного напряжения в генераторе с внешнезамкнутым ротором установлена регулировочная кольцевая обмотка возбуждения и кольцо, при этом каждый из пакетов статора снабжен своей якорной обмоткой. Торцовые части Г-образных систем клювов связаны с валом дисками 18, 19. Соединение торцовых частей крайних Г-образных систем клювов с ротором дисками из немагнитного материала позволяет повысить механическую прочность ротора. 6 з.п. ф-лы, 5 ил. сл С

i и

ижш