Торцевой генератор переменного тока Советский патент 1993 года по МПК H02K21/12 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к конструкциям генераторов переменного тока торцевого типа, приводимых, например, ветровым лопастным колесом.

Решаемая техническая задача заключается в упрощении конструкции, в частности в технологическом плане. Достигаемый при этом технический эффект заключается в повышении, надежности генератора, удобстве его наладки и сборки и безопасности. При этом конструкция генератора технологична, так как все его элементы требуют лишь простых операций изготовления.

Технический эффект достигается тем, что в торцевом генераторе переменного тока с постоянными магнитами, содержащем приводной вал, на котором жесткой связью закреплен ротор, представляющий собой два связанных между собой размещенной

на приводном валу ступицей дисковых маг- нитопроводз, на обращенных друг к другу сторонах которых размещены дискретно расположенные по окружности продольно намагниченные постоянные магниты, статор в виде электроизоляционного диска с обмоткам;1, возбуждения, расположенного с торцевым зазором постоянной величины между двумя дисковыми магнитопрозодами и зажатого между двумя крышками охватывающего магнитопроводы корпуса, смонтированного на подшипниках на приводном валу, дисковые магнитопроооды связаны с магнитопроводной ступицей м сопряжены между собой торцевыми поверхностями через упругие элементы дли регулирования величины воздушного торцевого зазора между ротором и статором, постоянные магниты выполнены цилиндрической формы в металлических втулках, размещенных в

псж

верстиях дисков ротора, катушки возбуждения статора выполнены в виде полых цилин- .дров, размещенных в отверстиях электроизоляционного диска и внешний диаметр каждого из которых в 1,4-1,8 раза больше диаметра постоянного магнита, а выводы обмоток возбуждения пропущены наружу через пазы в боковой части электроизоляционного диска.

Кроме того, постоянные магниты во втулках закреплены клеем на основе эпоксидной смолы с отвердителем.

Кроме того, ступица связана с приводным валом шпоночным соединением и зафиксирована на этом валу между подшипниками качения буртом и распорной втулкой.

Кроме того, крышки корпуса выполнены из немагнитного и электроизоляционного материала и снабжены металлическими опбриыми кольцами для опирания на под- ш -тн /жм качения приводного вала.

Роторные и статорный элементы представляют собой диски с высверленными от- ;;е,зет и я ми, в которые легко вставляются Mi м обмотки и также легко каждый из них при сыходе из строя может быть замене; .; и ыпопненме этих элементов не требует сложных операций и является :у. работам ;ым производством приемом, Ро- тг р крепится шпоночным соединением .на попоидном валу с возможностью быстрого демонтажа. Если обратиться к прототипу, то крепленче этих элементов осуществлено по посадке: в этом .случае соединение нераз- борно. Посадка проводится как правило с различными температурами элементов. В этом случае имеет место изменение структуры ступицы и нарушение ее однородности с мзгнитопроводами. Профиль дисков не лызыэает завихрений при вращении, что уменьшает потери генератора. Введение в соязь между магнитолроводами и ступицей упругих элементов позволяет при креплении осуществить одновременную выборку зазора. Выполнение крышек корпуса из немагнитного и электроизоляционного материала исключает поражение током при касании корпуса в случае нарушения выходных проводников обмоток, а также исключает эффект перемагничивания корпуса и как следствие этого потери на вихревые токи.

На фиг. 1 дан общий вид торцевого генератора переменного тока с постоянными магнитами, продольный разрез; на фиг. 2 - схема установки магнитов на верхнем маг- нитопроводе; на фиг. 3 - схема установки магнитов на нижнем, магнитопроводе; на фиг. 4 - расположение полюсов магнитов после сборки ротора на ступице; на фиг. 5 статор; на фиг. 6 - разрез А-А на фиг. 5; на фиг. 7 - внешний вид ротора, одного из дисковых магнитопроводов.

Торцевой генератор содержит привод- ной вал 1, связываемый, например, с вет- родвижителем, несущий подшипники качения 2. На валу 1 шпоночным соединением смонтирована магнитопроводная ступица 3, являющаяся опорой для ротора,

представляющего собой два дисковых маг- нитопровода 4, закрепленных на ступице. Между торцевыми поверхностями магнитопроводов в месте их сопряжения между собой и со ступицей установлены упругие

5 элементы 5. Упругие элементы 5 разделяют магнитопроводную систему на отдельные изолированные части, снижая тем самым вибрационные процессы и резонансный эффект из-за возможной разбалансировки, и

0 обеспечивают при затяжке крепежа выборку воздушного торцевого зазора, не нарушая при этом целостность и замкнутость магнитопроводного контура. В магнитопро- водах (см.фиг. 7) выполнены по окружности

5 отверстия 6 для размещения в них магнитов 7, смонтированных во втулках 8 из немаг- .нитного материала. Постоянные магниты 7 крепятся во втулках любым способом, например приклеиваются клеем на основе

0 эпоксидной смолы и отвердителя. Это позволяет иметь легко монтируемый и демонтируемый при ремонте узел. Магниты во втулках не имеют выступающих частей по отношению к магнитопроводу, что уменьша5 ет вихревые потери при вращении ротора. , Статор (см.фиг. 5, 6) 9 также представляет собой диск из электроизоляционного материала с отверстиями 10 для обмоток возбуждения 11 и пазом 12 для пропуска

0 выводов обмоток наружу за боковую стенку корпуса. Обмотки возбуждения выполняются цилиндрическими, легко монтируемыми в отверстия. Выводы всех обмоток пропускаются наружу для последующего их сое5 динения коммутирующим устройством (не показан) в параллельном или последовательном или ином режимах работы.

Статор 9 зажат между двумя крышками 13, выполненными из немагнитного и элек0 троизоляционного материала и в сборе образующими корпус генератора. Крышки 13 несут металлические 14 для опирания на подшипники качения 2 приводного вала 1.

5 Расположение постоянных магнитов по магнитопроводам и после сбора ротора показано на фиг. 2-4.

Внешний диаметр обмотки возбуждения выбирается из условия, что он должен быть в 1.4-1.8 раза больше диаметра постоянного магнита. Это условие определено созданием перекрытия полюсов и сведением к минимуму изменения индукции под полюсом, а также получением приемлемой формы кривой ЭДС.

Ступица зафиксирована на приводном валу 1 между подшипниками 2 буртом 15 и распорной втулкой 16. Таким образом обеспечивается при сборке фиксированное положение магнитопроводной ступицы 3, являющейся базой, для магнитопроводов при формировании воздушного зазора.

Торцевой генератор переменного тока с постоянными магнитами работает следующим образом.

При вращении приводного вала 1, а вместе с ним и ротора с постоянными магнитами в каждом проводнике обмоток статора индуцируется ЭДС. Процесс работы генера- тора ничем не отличается от работы прото- типа или другой известной генераторной машины синхронного типа.

При том же характере работы генератора, что и в прототипе, однако, конструкция генератора более технологична. Изменение крепления магнитопроводов на ступице, постоянных магнитов и обмоток возбуждения в соответствующих им элементах генератора облегчает не только сборку, но и ремонтные операции по замене вышедших из строя элементов.

Формула изобретения 1. Торцевой генератор переменного тока, содержащий корпус, приводной вал, на котором жестко закреплен ротор, выпол- ненный в виде двух связанных между собой дисковых магнитопроводов и-аксиально намагниченных постоянных магнитов, которые расположены дискретно по окружности обращенных одна к другой сторон магнито- проводов, статор в виде диска из электро./

изоляционного материала с катушками рабочей обмотки с выводами, который установлен с торцевыми зазорами между дисковыми магнитопроводами ротора и зажат крышками корпуса, охватывающего ротор и статор, отличающийся тем. что он снабжен упругими элементами для регулирования величины воздушных зазоров между ротором и статором и втулками из немагнитного материала, дисковые магни-. топроводы ротора и диск статора выполнены с отверстиями, а в боковой поверхности диска статора выполнены сквозные пазы, постоянные магниты выполнены цилиндрической формы и установлены во втулках из немагнитного материала в отверстиях магнитопроводов ротора, катушки обмотки возбуждения выполнены в виде полых цилиндров и размещены в отверстиях диска статора, при этом внешний диаметр катушек рабочей обмотки превышает диаметр постоянных магнитов в 1,4-1,8 раза, а выводы катушек рабочей обмотки пропущены через пазы диска статора за пределы корпуса генератора.

2.Генератор по п. 1,отличающий- с я тем, что постоянные магниты закреплены во втулках жестко.

3.Гене ратор по п. 1,отличающий- с я тем, что он снабжен распорной втулкой и буртом для фиксации положения ступицы между подшипниками качения, а с приводным валом ротор связан шпоночным соединением.

4. Генератор по п. 1,отличающий- с я тем, что крышки корпуса выполнены из немагнитного электроизоляционного материала и снабжены металлическими опорными кольцами, контактирующими с подшипниками.

Использование: электротехника, конструкция электрических машин. Сущность изобретения: торцевой генератор переменного тока с постоянными магнитами содержит ротор, выполненный из двух дисковых магнитолроводов 4, в отверстиях которых размещены постоянные магниты 7 цилиндрической формы, установленные во втулках из немагнитного материала. Диск статора выполнен с отверстиями, п которых размя- щены катушки обмотки возбуждения 11 с выводами, пропущенными за корпуса генератора для ссо ощения с коммутационным устройством м их связи между собой и с потребителем. Между горцами дисковых магнитопроводов ротора 4 и ступицей 3 ротора 1, выполненной из магннтопроводнсго материала, установлены упругие элементы для регулирования величины воздушных зазоров между статором и ротором. 3 з.п.ф-лы, 7 ил.

2 /4 3 ff ц д 7

/Л /

flf 3

т /

13

фи&. 1

Ј

т

Редактор

Составитель В.Лисейкин

Техред М.МоргенталКорректор Н.Ревская

1835116