Бесконтактный регулируемый синхронный генератор

 

1. БЕСКОНТАКТНЫЙ РЕГУЛИРУЕ;МЫЯ СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР, содержащий внешний магнитопровод .статора с якор ной обмоткой, размещенный в немаг--. нитном корпусе, ротор с системой возбуждения из постоянных магнитов с системой полюсных наконечников и устройство длярегулирования напряжения в виде кольцевого зубчатого магнитопровода с обмоткой регулирования , установленного коаксиально с ротором генератора, отличающ и и с я тем, что, с целью улучшения его энергетических характеристик , упрощения конструкции и улучше ния массогабаритных показателей, кольцевой зубчатый магиитоп1 овоя жестко закреплен в корпусе и установлен в пределах аксиальной длины полюсных наконечников , а обмотка регулирования выполнена тороидальной . 1C СО о 00

„„SU„„1123081 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

ОС ЩВ ЕСПУВЛИН

3(Я) Н 02 К 21 14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ госуддественный номитет Ссср

А0 делАм изОБретЕний и ОчнРытий (21) 3382165/24-07 (22) 14.01.82 (46) 07.11.84. Бюл.9 41 (72) В.И. Гладыаев (71) Воронежский ордена Трудового

Красного Знамени.инженерно-строительный. институт (53) 621.313.322 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 194937, кл, Н 02 К 19/00, 1965.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 188563, кл. Н 02 К 21/14, 1962 °

3. Авторское свидетельство СССР

9 613455, кл.:Н 02 К 2I/00, 1976 (прототип) . (54) (57) 1 БЕСКОНТАКТНЫЙ РЕГУЛИРУЕ-МЫЙ СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР, содержащий внешний магиитопровод статора с якор ной обмоткой, размещенный в немаг-:. нитном корпусе, ротор с системой возбуждения из постоянных магнитов с системой полюсных наконечникбв и .устройство для регулирования напряжения в виде кольцевого зубчатого магнитопровода с обмоткой регулирования, установленного коаксиально с ротором генератора, о т л и ч а юшийся тем, что, .с целью улучшения его энергетических характеристик, упрощения конструкции и улучше ния массогабаритных показателей, кольцевой зубчатый магиитопровод жестко закреплен в корпусе и установлен в пределах аксиальной длины полюсных наконечников, а обмотка Е

O регулирования выполнена тороидальной.

2.Генератор по п.1, о т л и ч а ю= шийся тем, что кольцевой магнитопроэод выполнен с лазами на внутренней стороне и установлен с торцовой стороны магнитопровода статора снаружи полюсных наконечников.

1123081

3. Генератор по п.l, o т л ич а io шийся тем, что он снабжен вторым кольцевым зубчатым магиитопроводом и оба эти магнитопровода выполнены с пазами по наружной стороне и установлены с торцовых сторон ротора внутри полюсных наконечников..Изобретение относится к электротехнике,в частности к автономным ис.точникам электроэнергии малой мощности и автоматическим системам управ лЕНИЯ Объект амн и техиологнчесКими процессами

Известен синхронный генератор с когтеобразным ротором,. имеющий кольцевой аксиальнь намагниченный постоянный магнит, расположенный между полюсньааи шайбами ротора,и внешнеэамкнутый магнитный шуит с кольцеэой обмоткой регулирования, причем:статор использован в качестве участка магнитопровода юунтаКорпус генератора выполняется Йэ стали, поскольку. является частью магннтопровода шунта, что утяжеляет конструкцию.Равноименнополюсные когти ротора загружены в магнитном отношении неодинаково, что снйжает . использование объема машины. Магнитный"поток s расточке статора имеет большую постояйную составляющую из-за использования статора в качестве участка шунта. Это ухудшает энергетические характеристики и повьааает массу машины. ..Известна также бесконтактная синхронная машина, на роторе которой расположен .Постоянный магнит-звез-. дочка, а в корцусе закреплен. внешнеземкнутый магннтопровод с кольцевой обмоткой регулирования. Пб обеим сторонам магнита расположены когтеобразные полюсные системы„ раэноимен. ные полюсы которых размещены попарно между полюсами магнита, образуя совместно с последним. систему полюсов чередующейся .полярности. Магнит отделен от когтеобразных полюсных систем и от вала немагнитной втулкой., $2)

Применение внешнезамкнутого магнитопровода и когтеобразных полюсных систем утяжеляет и усложняет конст:рукцию машины. Размещение полюсов к@гтеобразных систем между полюсами

MBpHHTR вызывает повышенное рассеяние потока магнита и снижение исполь. зования его энергии. Магнитный поток н р 1сточке статора несимметричен, а изменение потока когтеобразных полюсов еще более искажает магнитное поле в расточке статора и ухудшает магнитийе и энергетические показатели машины. Вал машины должен быть

5 немагнитными, что накладывает дополнительное ограничение на выбор материала вала.

Наиболее близким к изобретению . по технической сути и достигаемому

f9 эффекту является бесконтактный регулируемый синхронный генератор, имеющий ротор, шихтованный кольцевой сердечник статора с якорной об,моткой и.дополнительный шихтованный

j5 кольцевой магни упровод с обмоткой регулирования ) 3 .

Известный генератор отличается сложностью конструкции, так как ,магнитопровод с обмоткой регулирования напряжения выполняется с воэможностью поворота его вокруг оси, для чего требуется специальный приводной.механизм.

Иизкая надежность генератора обусловлена наличием электрического соединения между обмоткой регулирования и якорной обмоткой посредством гйбких проводников или скользящего контакта.

Кроме того, кольцевой магнитопроЗО вод с обмоткой регулирования размещен в пределах эоны магнитопровода статора, который удлинен для наведения в его обмотке.ЭДС дополнительным магнитным потоком, так как

35 весь поток магнитов ротора проходит через статор, а затем часть электрической энергии статора затрачивается на создание дополнительного магнитного потока в кольцевом

4л Магнияопроводе с обмоткой регулирования.

Это ведет к увеличению массы генератора и ухудшению формы кривой напряжения, так как искажения

45 формы кривой тока ведут к искажению Формы магнитного поля кольцевого магнктопровода, и, следовательно, к искаженйю формы кривых ЭДС и напряжения генератора. целью изобретения является улуч5О шение энергетических характеристик, упрощение конструкции и уменьшение

1123081 массогабаритных показателей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в. бесконтактном регулируемом синхронном генераторе, содержащем внешний магнитопр вод статора с якорной обмоткой, .размещенный в немагннтном корпусе,. ротор с системой возбуждения из пос.тоянных магнитов с системой полюсных наконечников и у .тройство для: регулирования напряжения в виде кольцевого зубчатого магнитопровода с обмоткой регулирования, установленного коаксиально с ротором генератора, кольцевой зубчатый магнитопровод жестко закреплен в корпусе и установлен в пределах аксиальной длины полюсных наконечников и выполнен с пазами на стороне, обращенной к полюсным наконечникам, а обмотка регулирования выполнена тороидальной.

При этом кольцевой зубчатый магнитопровод может быть выполнен с. пазами во внутренней стороне и установлен с торцовой стороны магнитопровода статора снаружи полюсных наконечников.

Кроме того, два кольцевых зубчатых магнитопровода могут быть выполнены с пазами по наружной стороне и установлены с торцовых сторон ротора внутри полюсных наконечников.

На фиг.l представлен: предлагаемый генератор, с одной обмоткой нодмагиичивания, продольный: разрез; на фиг.2 - генератор с двумя обмотками подмагничивания, продольный разрез.

Предлагаемый бесконтактный синхронный генератор содержит следующие основные элементы: на валу 1 закреплен ротор (индухтор), состоящий из магнита-звездочки 2 и бандажного кольца 3, имеющего чередующйеСя вдоль его окружности магнитомягкие (являющиеся полюсными наконеч-. (никами) и немагнитные участки. B корпусе 4 закреплены магнитопровод статора 5 и кольцевой зубчатый маг нитопровод (магнитный шунт) 6, выполненные в виде кольцевых сердечников. На фиг.2 показаны два магнитопровода 6, один. нз которых закреплен в корпусе, а другой — иа подшипниковом щите. В пазах магннтопровода статора 5 размещена рабочая обмотка

7. Вокруг ярма 5 мажет быть намотана тороидальная обмотка 8 подмагничивания. Магнитный шунт 6 выполнен в виде шихтованного пакета листов электротехнической сталя, например из тех же листов, что и магнитопровод статора 5. Листы имеют пазы, расположенные по внутренней (фиг.l) или по наружной (фиг.2) цилиндрической поверхности листа.. Листы

10 пакета электрически изолированы друг от друга. Вокруг магнитопровода шунта 6 намотана тороидальная обмотка 9 подмагничивания.

Работа .генератора происходит следующим образом.

Рабочий, магнитный поток Ф магнита ротора-звездочки разветвляется.

Одна его часть - поток Ф проходит по статору, а другая часть — поток

Ф ответвляется в кольцевой магнито-. провод, являющийся шунтом. Изменением токов в обмотке подмагничивання, статора и в обмотке подмагничивания шунта устанавливают требуемое значе- (5- ние магнитного потока в статоре н, тем самым, требуемое значенне,напряжения на зажимах рабочей обмоткИ генератора. Требуемый диапазон ре" гулирования обеспечивают подбором длин магнитопроводов статора и шун» та. Шунт 6 может быть как внешнезамкнутым (фиг.l), так и внутризамкнутым (фиг.2). В общем случае статор может не иметь обмотку 8, подмагничивания, необязательно наличие бандажного кольца 3, т.е. ротор может иметь любую другую снстему полюсных наконечников, например ротор может быть выполнен когтеобраэным. Генератор может иметь один нли два шунта, подшипниковые щиты и кор-: пус генератора могут быть изготовлены из легкого алюминиевого сплава, так как не являются частью магнит." ной цепи шунта. Выполнение шунта в

Ç5 виде шихтованного пакета снижает потери на вихревые токи, что снижает длительность переходного процесса.

Кроме того, упрощается конструк40 ция генератора н уменьшается на

10-20% его масса, поскольку нет необходимости в стальном корпусе и стальных подшипниковых щитах. Отсут ствует осевая составляющая магнитного потока, что расширяет возможности применения генератора. Форма ,кривой поля в расточке статора симметрична, что улучшает форму кривой напряжения генератора.

Конструкция позволяет легко изменять диапазон регулирования напряжения подбором длин магнитопроводов., шунта и статора.

Конструкция технологична, так как шунт может быть выполнен нз тех же листов, что и пакет статора. Применение предлагаемого шунта в генераторах с подмагничиваннем ярма ста" тора сохраняет все преимущества таких генераторов и позволяет ре60 гулировать их напряжение практически во всем диапазоне от нуля до номинального значения.

Малая масса генератора, бескОнтактность, широкий диапазой регулирования и высокое качества выходно1123ОЕ1

Фиг.х- . Составитель Т.Калашникова

Редактор Н.Пу анеинова Техред Т.Фанта . Корректор М.Леонтюк. «Э Ю ° В 3» е «Ю

Заказ 8153/42 . Тираж ббб . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР. ao делам изобретений и открытий

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

WJ Ф

Филиал ППП . Патент,.г.Ужгород,:ул.Проектная,4

ro напряжения позволяйт улучшить характеристики автономных источников электроэнергии малой мощности, автотракториого электрооборудования и автоматических систем управления технологическими процессами в строительной индустрии и смежных областях народного хозяйства.