Ударный генератор Советский патент 1980 года по МПК H02K7/02 

1 .

Ударный генератор относится к электромашинным накопителям энергии и может быть использован в электрофизических установках различного , назначения для создания сильных импульсных магнитных полей, в установках, использующих.электрогидравлический эффект (дуговой разряд), для зарядки индуктивных накопителей или для питания потребителей, требующих периодических импульсов тока большой амплитуды.

Известны автономныеударнйё гёнераторы, например предназначенные для создания сильных импульсных магнитных полей, выполненные по обь1Чной конструктивной схеме, а именно: внешний шихтованный статорный сердечник с якорной обмоткой, уложенной в его пазы - внутренний ротор, как правило, с большими дополнительными маховыми массами на его валу tl.

Для получения больших знач.ений импульсных токов при замыкании генератора необходим о снижать величину его сверхпереходного индуктивного сопротивления. Известные Ударные генераторы, имеют з{1ачительное,йндуктивное сопротивление рассеяния

якорной обмотки, так как она уложеЭа в пазы магнитопроводящёго сердечника статора. Существенную долю расреяния составляет рассеяние лобовых 5 частей якорной обмотки из-за боль;1Ой длины лобовых перемычек, что дмеет место при внешнем статоре в Двухполюсных генераторах. Наличие (агнитопроводящего сердечника стаtO тора приводит к значительным потерям мощности при форсировках возбуждения.. Потери выделяющиеся в стали сердечника статора, являются серьезным препятствием, ограничивающим возможности глубоких форсировок возбуждения с целью получения больших индукций в области якорной обмотки. Эти потери при недостаточных маховых массах на роторе обусловливгиот 20 его существенное торможение. Конструкции роторов, применяемые в известных азтономных ударных генераторах,-из-эа габаритных ограничений не позволяют размещать, на них большое 25 количество меди обмотки 1Возбу денйя для создания . ё й ШбШху Щ-, дукций в , обл§ЩГ я Й5рной обмотки п1 и одШврёменных достаточных запасах механической про30 чностй. :.. .

Для увеличения запаса кинетическ«Ьй Эйёргий вала роторов ударных 1«Шё|5аторов, как правило, снабжаются йЖ$:6викдМи, что приводит к увеличению общей массы автономной установки.

Известен также ударный генератор, содержащий сердечник статора с якорной обмоткой, массивный магнитопроводящий ротор с обмоткой вЪэбужденйя и успокоительной обмоткой 2.

Указанный электромаховичный аккумулятЬр имеет статор и наружный ротор в виде витого обода из магнитопроводящёго материала. На внутренней поверхности обода расположены пос Ойнные магниты чередующейся полярности. Сердечник статора с обмоткой ра гположен между магнитами и ступицей, иа которой укреплен витой обод. Статор закрепляется консопъю.

Наружный ротор, применяемый в элек5 ШайШгчй КГ Ш{ Мй Щ5 Г1 б с|ГЖ1нШию внутренним ротором таKoff жемассы запасае тбольше 1 й1Уётической энергии,что повышает энергетические характеристики устройст в1 Ш1й ;прТ1 0ДИна овых энергетических показателях снижает его вес. Койёойвноё закрепление статора неп 0й ёмлёйд дан ударного генератора, особенно при большой активной длине т а й как при коротзкьм зайыкании на статор будут действовать большие ЭЛтектродиНамические усилия, и поэтому он должен бьатб закреплён надежно. Наличие ступицы, во внутренней полости статора, увеличивает ег радиальный размер, а следовательно, увеличиваются лобовые перемычки, соединйющие активные стержни якорной обмот.ки. Из-за увеличения длины лобовых перемычек существенно увеливаётся доля лобового рассеяния, что к йозрастШйЙ«Жё ййТерШШЙ---fl-uTa индуктивного- сопротивления.

В конструкции 2 нет возможности фбрййровать поток, так как в качестве возбудителя магнитного поля использ уют постоянные магниты. Не s полной мере использованы возможнос ™1Гйкгаружйозго ротора по увеличению плотности кинетической энергии.

Цель изобретений -- увеличение HlfipraH гёнер-атх)ра путем уменьшения ; йнЩгктивног о 6дй1 отй11г1еНйяГ pares eянйя якорной обмотки и увеличение платности кинетической энергии, заnafcaeMoftpioTopOM автономного удар p|p r re| f1:.W;f H - HbSre«e6-HOM

ЬШясёН йГ e.i массы в целом. /,

Для дЪсти ения этой цели, бе.зжелезный статор сердечника из прочного элёктрОйзсзлТяционного матеЕшеша с якорной обмоткой ,распоЛа;Гаётся во внутренней радтоЧЛё пологр. ротора, выпопненного в форме ма ховика равно1ййрс Н1бсти-.- --г.. фиг.1 изображен ударный генератор, обЬшй вид и разрез на фиг.2то же в аксонометрической проекции. Ударный генератор содержит полый ротор 1 в форме маховика равной прочности с трубчатыми цaпфcuvш 2 и 3 5 и пазами 4 во внутренней полости, в которые уложена обмотка возбуждения 5. Обмотка возбуждения удерживается в пазах 4 цилиндрическими медными клиньями б, одновременно выпол0 няющимй роль стержней успокоительной рбмоткй. Ротор 1 своими цапфами 2 и 3 установлен на подшипник скольжения, расположенные в стояках 7 и 8. К выступающему концу цапфы 2 ротора

5 1 болтами 9 привёрнут фланцевый вал 10, на котором расположены контактные кольца 11. Через отверстия во фланце вала 10 проходят выводы 12 обмотки 5 возбуждения, которые приQ соединяются к контактным кольцам 11. Беспазовый ,се15дечник 13 статора содержит два хвостовика 14 и 15. К сердечнику 13 приклеены эпоксидным компаундом изолированные стержни

5 якорной обмотки 16, соединенные лобрвыми перемычками 17. На актив ные стержни обмотки 16 наложен бан.даж 18, найрйМёр, стекловолокнистым шнуром с последующей пропитке

.j в эпоксидном компаунде и сушке.

Лобовые перемычки 17, как в ударном генераторе, окружены и закреплены медными экранами 19. Хвостовик 14 сердечника 13 статора входит во внутреннее кольцо роликового подшипнйка 20, внешнее кольцо которого

запрессовано в полость цапфы 2 ротора 1. Хвостовик 15 имеет граненый профиль (например, шестигранный) и входит в центральное отверстие такого же профиля в конической части фланцевого кронштейна 21, прикрепленного болтами 22 (возможно, замковое или шлйцевое соединение) к стояку 8. Фланцевый кронштейн 21 имее ет отверстие 23, через которое проходят выводы 24 якорной обмотки 16.

Крутящий момент от фланцевого вала передается ротору 1 через болты 9 (или шлйцевое соединение) и цапфу 2. При коротком замыкании момент, действуюищй на сердечник 13 статора, воспринимается профильным хвостовиком 15, защемленным в граненой отверстии фланцевого кронштейна 21, и сдерживает его от проворачива5 кия. От радиального перемещения при коротких замыканиях сердечник 14 статора удерживается подашпником 20.

Работа предлагаемого ударного, генератора не отличается от рабоQ ты известных генераторов.

использование полого ротора в виде маховика равной прочности с обмоткой возбуждения и внутреннего безжелезногО сердечника с якорной.

5 обмоткой выгодно отличает предлагаемый ударный генератор от указанных аналогов и прототипа. Известноj. что момент инерции вращающегося тела пропорционален произведению массы на квадрат радиуса Ьращения. Поэтому при выполнении ротора в виде равнопрочного маховика имеется возможность повьййения его эффективности за счет снижения массы и увеличения наружного диаметра. Конструкция ПЕ1едлагаемого ротора позволяет разместить на нем значительное количество меди обмотки возбуждения, что при отсутствии железного сердечника статора обеспечивает глубокие форсировки возбуждения и большие значе.ния индукций порядка 3 Тл и более в области малого объема, занимаемого якорной обмоткой. Кроме того, крепление лобовых частей обмотки роторл значительно упрощается, так как при вращении они прижимаются цен;тробежными силами к телу ротора. Применение внутреннего безжелезного статора позволяет существенно .снизить рассеяние якорной обмотки как за счет отсутствия железа, так и за счет сокращения длины лобовых .перемычек и значительно уменьшить сверхпереходное индуктивное сопротивление. Все это повышает энергеа

тические показатели ударных генераторов.

Формула изобретения

Ударный генератор, содержащий сердечник статора с якорной обмоткЬй, массивный магнитопроводящий ротор с обмоткой возбуждения и успокоительной обмоткой, отличающий0ся тем , ЧТО; с целью увеличения энергии, передаваемой в нагрузку, за счет уменьшения индуктивного сопротивления рассеяния якорной обмотки и увеличения плотности кинетичес5кой энергии, запасаемой ротором, последний выполнен йолым в форме маховика равной прочности, охватыв ющим якорную обмотку, уложенную на сердечник из прочного электроизоляцион0ного материала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l.XapMc Д. Конструкции ударных

5 генераторов.- Энергетические машины специального назначения М.,ГЭИ I960.

2.Авторское свидетельство СССР №544049, кл.: Н 02 К, 1971 (прототип).

,jJ.-.- i.;jteii rii