Бесконтактный синхронный генератор

 

Изобретение относится к электротехнике , а именно к электрическим машинам, и касается выполнения бесконтактных синхронных генераторов с внутри замкнутым магнитньт потоком. Целью изобретения является повышение надежности и удельных массоэнергетических показателей. Генератор содержит статор 1 с якорной обмоткой, ротор с Т-образной системой клювов 2 одной полярности и с двумя Г-образными системами клювов 4 и 5 противоположной полярности, индуктор в виде двух основных кольцевых по

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1432672 А1 ц1) 4 Н 02 К 21/40

acr. -:-.-;ц, 1

ОГ1ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 3.

H ABTGPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4204766/24-07; 4204765/07 (22) 03.03.87 (46) 23. 10. 88. Бюл. Р 39 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электромеханики (72) Г.А,Жемчугов, Л,M.Паластин, И.В.Мягков и С.А.Стома (53) 621.313.322(088.8) (56) Бут Д.А. Бесконтактные электрические машины. - M.: Высшая школа, 1985, с.92, рис. 3.13а и 3.13б.

То же, с.61-62, рис.2.21б. (54) БЕСКОНТАКТНЫЙ СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТ0Р (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрическим машинам, и касается выполнения бесконтактных синхронных генераторов с внутризамкнутым магнитным потоком.

Целью изобретения является повышение надежности и удельных массоэнергетических показателей. Генератор содержит статор 1 с якорной обмоткой, ротор с Т-образной системой клювов

2 одной полярности и с двумя Г-образными системами клювов 4 и 5 противоположной полярности, индуктор н виде двух основных кольцевых поf432672 стоянных магнитов 8 и 9,намагниченных аксиально и встречно один отно ельно другого, основные кольцевы магнитопроводы 10 и 11, подшипниковые щиты 12 и 13 из немагнитного материала, подшипники 14 и 15 ° Новым в устройстве является выполнение

Т-образной системы клювов цельной, а ее дисковой части 3 — за одно целое с валом, а также введение в индуктор двух основных кольцевых магнитопроводов 10 и 11, примыкающих к торцам основных кольцевых постоянных магнитов и закрепленных попарно с постоянными магнитами на одном из подшипниковых щитов с образованием дополнитепьных радиальных воздушных зазоров 19 между наружными прИзобретение относится к электротехнике, а именно к электрическим машинам, касается выполнения бесконтактных синхронных генераторов переменно-полюсного типа с внутризамкнутым магнитным потоком и может быть использовано в системах электропитания, преимущественно в высокоскоростНых автономных источниках питания повышенной мощности.

Целью изобретения является повышение надежности, удельных массо-энергетических показателей и мощности.

На фиг.1 показан предлагаемый генератор с разрезами по системам клювов разной поляности, общий вид; на фиг,2 — развертка полюсной системы ротора для 2P — 6; на фиг.3 и 4 — предлагаемый генератор с дополнительными Т-образными системами клювов; на фиг,5 и 6 — развертки полюсных систем ротора для генераторов по фиг.3 и 4 соответственно.

Предлагаемый генератор содержит статор 1 с якорной обмоткой, ротор со средней Т-образной системой 2 клювов с дисковой частью 3, Г-образные системы 4 и 5 клювов с внутренними цилиндрическими поверхностями,6 и 7 соответственно, основные кольцевые постоянные магниты 8 и 9, намагниченные аксиально и встречно, осверхностями основных кольцевых магнитопроводов и внутренними цилиндрическими поверхностями Г-образных систем клювов 4 и 5 и дополнительных аксиальных воздушных зазоров 20 с торцовыми поверхностями дисковой части

3 средней Т-образной системы клювов

2. Данное изобретение позволяет повысить надежность и удельные массоэнергетические показатели генератора путем повышения окружной скорости ротора с равнопрочной дисковой частью, увеличения объема активных материалов, повышения жесткости ротора и критических частот вращения вслед- . ствие уменьшения расстояния между подшипниковыми опорами. 1 з.п. ф-лы, 6 ил . 1 табл. новные кольцевые магнитопроводы 10 и

11, подшипниковые щиты 12 и 13, подшипники 14 и 15, втулки 16 и 17, основной воздушный зазор 18 между сис5 темами клювов и статором, дополнительные воздушные зазоры: радиальные

19 между внутренними цилиндрическими поверхностями 6 и 7 систем 4 и 5 клювов и наружными поверхностями основных кольцевых магнитопроводов 10 и 11, и аксиальные 20 между торцовыми поверхностями основных кольцевых постоянных магнитов 8 и 9 и торцовыми поверхностями дисковой части 3, средней Т-образной системы 2 клювов.

Системы 2, 4 и 5 клювов дисковая часть 3 и основные кольцевые магнитопроводы 10 и 11 выполнены из маг— нитомягкой стали, подшипниковые щиты 12 и 13 и втулки 16 и 17 — из немагнитной стали.

Системы клювов 2 имеют одну полярность (на фиг.1 и 2 южную) и чередуются с системами 4 и 5 клювов, имеющими противоположную полярность (на фиг.1 и 2 северную). Длина клювов систем 4 и 5 в расточке равна половине длины Т-образных клювов системы 2, равной длине статора 1.0с30 новные кольцевые постоянные магниты

8 и 9 и основные кольцевые магнитопроводы 10 и i 1,,образующие индуктор, 1432672 закреплены на подшипниковых щитах 12 и 13 по одному магниту и магнитопроводу на каждому щите и размещены симметрично относительно дисковой части

3. Постоянные магниты 8 и 9 намагничены аксиально и встречно друг относительно друга.

Системы клювов могут соединяться между собой, например, с помощью сварки или путем заливки промежуткЬв между ними немагнитным сплавом, Постоянные магниты могут быть выполнены из редкоземельного материала, например, железо-неодим-бор.

Предлагаемый бесконтактный синхронный генератор может содержать и пар (где п — любое целое число) дополнительных кольцевых постоянных магнитов 21 и 22 и дополнительных 20 кольцевых магнитопроводов 23 и 24 (фиг.3 и 4), которые устанавливаются на подшипниковых щитах 12 и 13 попарно симметрично относительно дисковой части 3 средней Т-образной системы 25

2 клювов и пары дополнительных Т-образных систем клювов 25 и 26. При этом внутренние цилиндрические поверхности 27 и 28 дополнительных Тобразных систем клювов 25 и 26 раз- 30 мещаются над наружными поверхностями дополнительных кольцевых магнитопроводов 23 и 24, а смежные кольцевые постоянные магниты (основные и дополнительные) оказываются намагничены аксиально встречно друг относитель35 но друга, что справедливо и для выполнения данного синхронного генератора без дополнительных элементов, т.е. согласно фиг.1. Направление на40 магничивания постоянных магнитов определяет пути замыкания магнитных потоков и полярность систем клювов.

Бесконтактный синхронный генератор работает следующим образом.

При выполнении генератора по фиг.1 магнитные потоки основных кольцевых постоянных магнитов 8 замыкаются соответственно через основные кольцевые магнитопроводы 10 и 11,ра- диальные воздушные зазоры 19, Г-образные системы 4 и 5 клювов одной полярности, основной воздушный зазор

18, статор 1, основной воздушный зазор 18, среднюю Т-образную систему

2 клювов противоположной полярности, ее дисковую часть 3 и аксиальные воздушные зазоры 20.

При выполнении генератора по фиг,3 магнитные потоки основных кольцевых постоянных магнитов 8 и 9 замыкаются соответственно через дополнительные торцовые воздушные зазоры 20,дисковую часть 3 средней Т-образной системы 2 клювов, среднюю Т-образную систему 2 клювов одной полярности, основной воздушный зазор 18, статор 1, дополнительные Т-образные системы

25 и 26 клювов, противоположной полярности,дополнительные радиальные воздушные зазоры 19, дополнительные кольцевые магнитопроводы 23 и 24. Таким образом, на роторе образуется переменно-полюсная система клювов, а

:магнитные потоки постоянных магнитов создают суммарную ЗДС в обмотке якоря в случае любого возможного конструктивного выполнения предлагаемого бесконтактного синхронного генератора.

При выполнении генератора с и парами дополнительных кольцевых постоянных магнитов и кольцевых магнитопроводов и и парами дополнительных

Т-образных систем клювов, полярность систем клювов ротора определяется в соответствии с таблицей,где n - любое целое число.

Каждый пакет включает кольцевой постоянный магнит и кольцевой магнитопровод.

Предлагаемое техническое решение позволяет повысить удельные массоэнергетические характеристики генератора за счет минимальной величины потоков межполюсного рассеяния, при этом уменьшаются радиальные размеры ротора и увеличивается внутренний объем для размещения кольцевых постоянных магнитов в индукторе, а также высокой механической прочности ротора с равнопрочной дисковой частью средней системы клювов ротора и уст" ранения отверстия под вал, что позволяет повысить окружную скорость вращения ротора.

Надежность генератора повышается эа счет высокой жесткости монолитного ротора и относительно малого расстояния между подшипниковыми опорами, что позволяет повысить критические частоты ротора и тем самым номинальную частоту вращения. Кроме того, устраняются вращающиеся постоянные магниты, критичные к механичес1432672 ским и динамическим воздействиям и исключается возможность отгиба концов клювов под действием центробеж— ных сил благодаря выполнению ротора монолитным.

Благодаря унификации деталей индуктора и ротора можно повьппать выдаваемую мощность путем введения в индуктор и ротор указанных допол,нительных конструктивных элементов.

При этом величины смещения и размеров систем клювов ротора обусловлены необходимостью минимизации и постоянI ства потоков рассеяния и независимо- 15 сти их от длины статора, которая взаимосвязана с числом пакетов индуктора. Так при введении в индуктор двух. пар дополнительных элементов оптимальная величина смещения двух дополни- 20 тельных T-образных систем клювов относительно средней Т-образной системы клювов равна половине их аксиальной длины, при этом длины клювов всех трех Т-образных систем равны, 25 а длины клювов крайних Г-образных систем равны половине длины клювов Тобразных систем.

При введении в индуктор дополнительно четырех пар дополнительных эле Зр ментов, т.е. при выполнении индуктора шестипакетным (фиг.4), целесообразно из условий повышения механической прочности увеличить в 1,5 раза толщину дисковой части средней

Т-образной системы клювов и также в

1,5 раза увеличить длину клювов этой системы и соответственно в 1,25 раза длину клюзов дополнительных Т-образH6IK cHcTc l противоположнои полярно 40 сти и их смещение относительно средней Т-образной системы клювов.

Таким образом, с увеличением числа пар пакетов индукпора соответственно изменяются число Т-образных систем клювов и величина их смещения друг относительно друга.

Таким образом, предлагаемый генератор позволяет по сравнению с известным при одинаковой мощности генераторов повысить их удельные массоэнергетические характеристики, обеспечить более высокую мощность генератора при равных габаритных разме55 рах, а также обеспечивает возможность создания бесконтактных синхронных генераторов мощностью до 1000—

1500 кБт и более при высоких удельных массо-энергетических характеристиках.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Бесконтактный синхронный генератор переменнополюсного типа, содержащий статор с якорной обмоткой, ротор со средней Т-образной системой клювов с дисковой частью на валу и двумя крайними Г-образными системами клювов одинаковой полярности, два основных кольцевых постоянных магнита1намагниченных аксиально и встречно, и подшипниковые щиты, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности и удельных массоэнергетических показателей, генератор снабжен двумя основными кольцевыми магнитопроводами, средняя Тобразная система ключей выполнена цельной, ее дисковая часть выполнена за одно целое с валом, подшипниковые щиты выполнены из немагнитного материала, каждый из основных кольцевых постоянных магнитов и кольцевых магнитопроводов установлен на одном из подшипниковых щитов с радиальным зазором между наружной поверхностью основного кольцевого магнитопровода и внутренней цилиндрической поверхностью одной из Г-образных систем клювов и с аксиальным зазором между торцовой поверхностью основного кольцевого постоянного магнита и торцовой поверхностью дисковой части средней Т-образной системы клювов.

2, Генератор по п.1, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повьппения мощности, генератор снабжен п парами дополнительных кольцевых магнитопроводов и кольцевых постоянных магнитов, намагниченных аксиально и парами дополнительных T-образных систем клювов, где n — целое число, дополнительные кольцевые магнитопроводы и дополнительные кольцевые постоянные магниты размещены на подшипниковых щитах попарно симметрично относительно дисковой части средней Т-образной системы клювов, внутренние цилиндрические поверхности дополнительных Т-образных систем клювов расположены над наружными поверхностями дополнительных кольцевых магнитопроводов, при этом смежные кольцевые постоянные магниты намагничены встречно друг относительно друга.

14 З2Г>-2

Число пар пакетов, дополнительно введенных в индуктор

2п

2п1 1

Полярность систем клювов

Г"обрааной формы по отно- Одина- Проти- Одинашению к полярности средней ковая воло- ковая системы клювов локПротивопоОдинаковая локная ная ная

Число дополнительно вве2п клювов

Противоположной полярности системы клювов 2 2

2п+2

2п

Раг.2 денных систем клювов Т-образной формы с полярностью

Одинаковый со средней системой

Протн- Одинавопо- ковая лоа1432672

I - f. < 2

Риг. 4

)432672! 43267

Составитель Т;Калашникова

Редактор Н.Лазаренко Техред М.Дидык Корректор М.Ложо

Заказ 5456/49 Тираж 666 Подписное

ВНИРЧИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4