Бесщеточный генератор переменного тока Советский патент 1979 года по МПК H02K19/16 

(54) БЕСЩЕТОЧНЫЙ ГЕНЕРАТОР ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

1

Известен генератор переменного тока с когтеобразными полюсами 1. Недостатком его является то, что ротор имеет обмотку, контактные кольца и щетки.

Известен также бесщеточный генератор переменного тока, у которого ярмо и зубцы статора выполнены из отдельных, расположенных под прямым углом друг к другу пластин, а внутреняя поверхность ярма служит для крепления обмотки возбуждения 2. Однако выходная мощность этого генератора недостаточно высока.

Целью изобретения является увеличение выходной мощности генератора. Это достигается тем, что в предлагаемом генераторе у каждого зубца выполнены направленные радиально наружу и радиально внутрь выступы, являющиеся опорами статора, ярмо выполнено из двух колец, между которыми расположены внутренние выступы зубца, а по граничным линиям внутренних поверхностей кольца и выступы жестко соединены между собой.

Кроме того, зубцы на стороне, обращенной к полюсам в осевом направлении, могут

быть выполнены вдвое шире по сравнению с шириной стороны, обрацленной к ярму. На фиг. 1 показан описываемый генератор, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение статора без обмоток статора и возбуждения, вид сбоку в осевом направлении; на фиг. 3 - зубец статора, рядом с которым находится полюс ротора, в аксонометрии; на фиг. 4 - вид на зубец статора или полюс ротора в радиальном направлении; нп фиг. 5 - статор в аксонометрии, другой вариант выполнения; на фиг. 6 - то же, поперечный разрез; на фиг. 7 - то же, .разрез в осевом направлении; на фиг. 8 - однофазный статор при выполнении, показанном на фиг. 6.

На оси (см. фиг. 1) - половина напрессованного электромагнитного сердечника с венцом 1, на котором расположены направленные внутрь полюсы 2. Симметрично ему расположен второй венец 1 с полюсами, который однако только, насажен на ось и закреплен на первой половине винтами.

Эта конструкция упрощает монтаж ротора, что крайне необходимо, так как ротор со всех сторон окружен статором. Количество полюсов на каждом венце может быть любым. Общее количество полюсов на обеих сторонах одинаково и зависит от необходимой или требуемой частоты при данном числе оборотов.Полюсы 2 расположены так, что ось симметрии полюса соответствует оси симметрии зазора между полюсами на другой стороне. Полюсы движутся вокруг внешней стороны статора и формообразованы согласно параболической функции, как-показано на фиг. 4. Такая форма необходима для формирования синусоидального выходного напряжения. Внутри ротора находится составной ста.тор, раздельно выполненный из ярма 3 и зубцов 4. Ярмо 3 обхватывает обмотку 5 возбуждения и состоит из двух колец, которые ламелированы перпендикулярно к направлению оси ротора. Они составлены из кольцевых ламелей или свиты, из стальной ленты. Свитое кольцо ярма 3 с внутренней стороны закреплено посредством аргонной сварки. На внешней стороне выштампованы пазы, в которые вставляются зубцы 4. На фиг. 2 видно, как зубцы 4 вставлены в ярмо 3. Во избежание короткого замыкания у больших машин зубья в пазах должны быть электрически изолированы. Зубцы 4 имеют особую конструкцию и простираются от ярма 3 в радиальном направлении наружу (см. фиг. 2). Зубец 4 находится в той части, где воздушный зазор расширен на двойную ширину, Эта увеличенная ширина обеспечивает снижение ПЛОТНОСТИ магнитного потока в зазоре, что приводит к уменьшению числа ампер,-витков возбуждения. На фиг. 3 видно ламелирование зубцов, которые в направлении оси ротора направлены так, что большее или .меньшее число ламелей составляет толш,ину зубца 4. Зубец 4 на узкой части имеет выступ 6, который служит для того, чтобы связать аргонной сваркой зубец с кольцом ярма 3. Такие соединения зубцов 4 с ярмом 3 не образуют короткозамкнутых витков. В другом варианте выполнения зубцы 4 мргут быть также вставлены в паз и закреплены с боков. При таком выполнении ярмо 3 состоит только из одного кольца. В середине широкой части зубца 4 выступают наружу выступы 7, которые служат в качестве опоры статора в случае, если они поджимаются корпусом с обеих сторон, посредством чего статор центрируется. Кроме того, по выступу 7 протекает магнитный поток, когда полюс 2 перекрывает зубец 4. Поэтому такая форма полюса необходима. Желательно, чтобы выступы 7 были электрически изолированы от корпуса. Угольники 8 (см. фиг . 3) увеличивают поверхность зубцов в воздушном зазоре. Эти угольники выгнуты из внешнего листа наружу. Магнитный поток также протекает через боковую часть зубца 4 в. его широкую часть. На фиг. 5 зубец 4.со стороны выступа 7 в широкой части выгнут так, что по окончании обработки на токарном станке (когда статор уже собран) достигается большая наружная поверхность, чем если бы он не был выгнут. Увеличенная наружная поверхность является функцией угла, на который будет выгнут зуб. На фиг. 6 показан в сечении статор 9, который ламелирован обычным образом, благодаря чему не требуется особая конструкция зубца или ярма. Ярмо статора также расположено на его внутренней стороне. Это упрощает производство, хотя для возбуждения необходимо большее число ампер-витков. Указанный недостаток возникает иногда при однофазном исполнении с явновыраженными полюсами (см. фиг. 8). Опора статора выполнена здесь обособленно, только выступ 7, который служит опорой статора 9 и на котором закреплена обмотка 5 возбуждения,удлинен. Эта опора служит одновременно в качестве добавочной верхней поверхности, сквозь которую магнитный поток протекает из полюсов в зубцы и обратно Таким образом, подобный статор 9 собран из двух одинаковых частей, которые показаны на фиг. 7 и 8. В середине статора 9 находится опора. Эта опоравыполнена как и статор 9, но только имеет удлиненный выступ 7, который служит в качестве опоры для всего статора с обмоткой. Обе части статора 9 и опоры сварены с внутренней стороны аргоном или соединены заклепками, которые снаружи ярма проходят через широкую часть зубца, что повышает механическую прочность. В обоих примерах выполнения статора обмотка 10 якоря намотана так, что она в зависимости от требуемой частоты при данном числе оборотов обхватывает определенное число зубьев статора. Выводы обмотки выведены йаружу из корпуса близ выступов зубьев. Бесщеточный генератор переменного тока работает следующим образом. Обмотка 5 возбуждения, закрепленная на статоре, возбуждает сердечник ротора. Магнитный поток протекает через венец 1 и проходит через воздущный зазор к зубцу 4. Силовые линии направлены от оси так, что у ярма поворачиваются и через зубцы поступают в противоположный полюс 2. Зубцы попеременно перекрываются северным и южньш полюсами так, что через часть зубца 4, где находится обмотка, магнитный поток поддерживается в обоих направлениях. Таким образом, посредством погружения статора в ротор достигается, то, что при заданных размер вследствие большого радиуса сохраня „я более высокая окружная скорость, причем укорачивается длина обмотки якоря, что приводит к снижению потерь тепла и расхода меди. Так как корпус явнополюсного ротора проходит на стороне зубцов, силовые линии также проходят черео эти зубцы. Генератор .содержит очень малое количество деталей. Конструкция статора обеспечивает возможность машинного изготовления обмотФормула изобретения 1. Бесщеточный генератор переменного тока, содержащий ротор с явновыраженными полюсами и статор, у которого ярмо и зубцы выполнены из отдельных, расположенных под прямым углом друг к другу пластин, а внутренняя поверхность ярма служит для крепления обмотки возбуждения, отличающийся,тет, что, с целью увеличения выходной мощности, у каждого зубца выполнены направленные радиально наружу и радиально внутрь выступы, являющиеся опорами статора, ярмо выполнено из двух колец, между которыми расположены внутренние выступы зубца, а по граничным линиям внутренних поверхностей кольца и выступы жестко соединены между собой. 2. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что зубцы на стороне, обращенной к полюсам в осевом направлении, выполнены вдвое шире по сравнению с щириной стороны, обращенной к ярму. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 62275, кл. 21 d, 3, 1941. 2 Авторское свидетельство СССР № 404 Г63, кл. Н 02 К 19/22, 1969.

Фиг л

U2.S