Электрическая машина с возбудителем Советский патент 1982 года по МПК H02K19/38 

1

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к крупным синхронным электрическим машинам или электромагнитным муфтам с возбуди телями.

По основному авТоСВ. № 836731 известна электрическая машина с возбудителем, в которой магнитопровод возбудителя выполнен из двух коаксиальных колен, образующих полюса, соединенные с одного торца перемычкой, между полюсами размещены кольцевая обмотка возбуждения возбудителя, на одном из кольцевых полюсов магнитопрЪвода установлен кольцевой полый кожух, заполненный жидким металлом, изолированный от магнитопровода.и соединенный герметично по торцам с электропроводными кольцами, одно из которых изолировано от магнитопровода, а другое соединено с ним электрически, и оба кольца подключены к обмотке возбудителя, на другом полюсе магнитопровода по окружности равномерно выполнены зубцы, между полюсами магнитопровода с зазорами размещен кольцевой якорь, выполненный из электро- и магнитопроводящего материала, на цилиндрической поверхности которого со стороны зубчатого полюса установлен второй изолированный кольцевой кожух с электроприводной жидкостью и торцовыми электроприводными кольцами, од

10 но из которых изолировано от якоря, а другое соединено с ним электрич ски, указанные электропровдные кольца подключены к обмотке возбуждения машины, на противоположной цилиндри15ческой поверхности якоря выполнены равномерно по окружности зубцы; во втором кольцевом кожухе, расположен ном на якоре, помещается магиитопроводное кольцо с зубцами -f 1J.

20

Недостатком известной машины является то, что внутреннее сопротивление якорной цепи, питающее обмотку возбуждения генератора, велико. Это

обуславливает повышение потери на возбуждение и, в конечном итоге, снижает КПД возбудителя. Кроме того, проскальзывание электропроводной жидкости относительно неподвижных зубцов полюсов и зубцов магнитопроводного кольца, а также и относительно гладкой поверхности кольца (в связи с вращением стенок самого кожуха) , обуславливает нагрев жидкого металла вихревыми токами.

Цель изобретения - повышение КПД машины путем снижения тепловых потерь в якорной цепи, питающей обмотку возбуждения генератора, и уменьшение потерь на вихревые токи в элзктропроводной жидкости, возникающих вследствие ее проскальзывания.

Указанная цель достигается тем, что в электрической машине с возбудителем пазы зубчатого ферромагнит ного кольца, размещенного в кожухе якоря, заполняется электропроводным I металлом.

На фиг.1 представлена машина, продольный разрез, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Электрическая машина с возбудителем содержит кольцевой магнитопровод 1, кольцевую обмотку 2 возбуждения. На полюсе 3 магнитопровода 1 установлен полый изолированный кольцевой кожух k, наполненный элек.тропроводной жидкостью 5. С торцов этого кожуха герметично укреплены кольца 6 и 7, одно из которых изолировано от магнитопровода 1, а другое соединено с ним электрически. Оба кольца 6 и 7 подключены к обмотке 2. На полюсе магнитопровода 1 по окружности равномерно выполнены зубцы 9. Между полюсами 3 и 8 размещен кольцевой якорь 10 из электрои магнитопроводного материала. На якоре 10 со стороны зубчатого полюса 8 установлен второй кольцевой кожух 11, заполненный электропроводной жидкостью 12 и торцовыми электропроводными кольцами 13 и 14, одно из которых изолировано от якоря 10, а другое соединено с ним электрически. Оба кольца 13 и Т подключены к обмотке 15 возбуждения машины. На дру гой цилиндрической поверхности якоря 10 выполнены равномерно по окружности зубцы 1б, а внутрь кожуха 11 в его электропроводную жидкость 12 помещено с малыми зазорами по цилиндрическим поверхностям ферромагнитное кольцо 17 с равномерно распределенными зубцами 18, обращенными к„ зубцам полюса 8. Пазы 19 между зубцами 18 заполнены без изоляции электропроводным немагнитным металлом (алюминием или медью).

При вращении якоря 10 за счет остаточного магнитного потока создается сцепление его зубцов 16 с кольцевым слоем электропроводной жидкости 5, последний вращается с определенным скольжением относительно якоря 10, вследствие чего в кольцево слое электропроводной жидкости 5 кожуха индуктируется униполярная ЭДС. Под действием этой ЭДС течет ток в обмотке 2 возбуждения и идет процесс самовозбуждения. Вместе с тем, кольцо 17 в кожухе 11 тормозится магнитным полем, будучи магнитно сцепленным зубцами 18 с зубцами 9 полюса 2 магнитопровода 1. Вследствие этого ЭДС, индуцированная в якоре 1Q, создает ток в цепи обмотки 15 возбуждения машины.

По мере роста магнитного потока возбудителя усиливается магнитное сцепление и кольцо 17 остается неподвижным. Некоторое проскальзывание жидкости 12 из-за ее поверхнос/ного сцепления с кожухом 11 будет иметь место, но возникающие при этом униполярные токи, индуцированные в движущихся слоях жидкости 12 (главным образом, у внутренних поверхностей изолированного кожуха 11), замывающиеся через проводящие материалы кольца 17 создают силы взаимодействия с потоком, тормозящие эти слои. Благодаря небольшому сопротивлению проводникового материала пазов 19 достаточно незначительных ЗДС чтобы эти униполярные токи создали необходимый тормозной эффект. Поэтому величина скольжения большинства слоев электропроводной жидкости 12 будет весьма незначителйЬюй, и лишь весьма тонкий слой жидкости 12 будет перемещаться вместе с кожухом fl и в нем будет индуцироваться наибольшая униполярная ЭДС, Ввиду относительной малости скольжения большинства слоев электропроводной жидкости 12 относительно малая масса х идкости 12 пересекает магнитное поле, выходящее из зубцов полюса 8 в зубцы 18 кольца 17, и, следовательно, значительно сниженными оказываются вихревые