Бесконтактный синхронный генератор

 

ОПИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соеетсиих

Социалистических

Республии

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 11. IV.1963 (№ 951054/24-7) с присоединением заявки № 954775/24-7

Приоритет

Опубликовано 08.XII.1967. Бюллетень № 1

Дата опубликования описания 13.II.1968

Комитет по делам изобретений и отирытий ори Совете Министров

СССР

Авторы изобретения

Я. Л. Витенберг, О. Г. Клочков, В. И. Науменко, В. В. Гвасков и А. H. Ларионов

Заявитель

БЕСКОНТАКТНЫЙ СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР

Известны бесконтактные синхронные генераторы с возбуждением от постоянных магнитов с полюсными наконечниками на роторе, регулируемые посредством неподвижного магнитного шунта, выполненного в виде магнитно-мягкого кольца П-образного сечения с кольцевой подмагничивающей обмоткой.

Цель настоящего изобретения — повышение возможностей использования активных материалов и уменьшение мощностей управления.

Отличие предложенного генератора состоит в том, что ротор снабжен двумя кольцевыми магнитопроводами, один из которых соединен с полюсными наконечниками одной полярности, а другой — с полюсными наконечниками другой полярности, а магнитный шунт расположен между ними.

Магнитопроводы, соединяющие полюсные наконечники одноименных полярностей, могут быть расположены концентрично с одной стороны ротора, в таком случае один из магпитопроводов соединен с полюсными наконечниками через радиальные перемычки. Кроме того магнитопроводы могут быть размещены по обеим сторонам ротора, При этом магнитный шу tT выполнен из двух частей, расположенных между указанными магнитопроводами и валом, который должен быть изготовлен из магнитного материала и используется в качестве магнитопровода.

I-Ia фиг. 1, 2 и 3 представлены конструктивные варианты генераторов с ротором типа

«звездочка» и с явно выраженными полюсами, у которых магнитопроводы, соединяющие полюсные наконечники, расположены концентрично; на фиг. 4 и 5 — вариант с расположением магнитопроводов по ооеим сторонам ротора.

Ротор генератора, изображенного на фиг. 1, содержит магнит 1 типа «звездочка». Полюсные наконечники 2 одной полярности соединены с кольцевым магнитопроводом 8, а полюсные наконечники 4 другой полярности— с кольцевым магнитопроводом б посредством радиальных перемычек б. Между магнитопроводами 8 и б расположен неподвижный шунт

7, состоящий из кольца 8 и подмагничивающей о б м о тки 9.

Цепь шунтирования магнитного потока включает кольцевой магнитопровод 8, шунт 7 с кольцевой обмоткой управления, отделенный воздушным зазором от кольцевого магнитопровода 5, объединяющего выступающие полюсные наконечники другой полярности и связывающие их радиальные перемычки б. Шунтируемый поток проходит от полюсных наконечников 2 одной полярности через объединяющий их магнитопровод 3 и наружный воздушный зазор в неподвижное кольцо 8, затем

30 через внутренний воздушный зазор, магнито206695

3 провод 5, перемычки 6 — к полюсным наконеникам 4 другой полярности, Обмотка управления 9 представляет собой одну. кольцевую катушку и создает н. с., направленную навстречу н. с. якорной цепи, Обмотка управления служит для регулирования величины и направления магнитного потока в шунтирующей цепи.

Возможны два варианта использования цепи, шунтирующей магнитный поток: а) Постоянные магниты обеспечивают полный магнитный поток при номинальной нагрузке (или перегрузке, если таковая требуется), а шунтирующая цепь служит только для отвода излишнего потока при малых нагрузках и холостом ходе. б) Постоянные магниты и шунтируемая цепь должны быть рассчитаны таким образом, чтобы при холостом ходе и малых нагрузках поток в шунтирующей цепи имел одно направление, а при номинальной нагрузке и перегрузке — другое направление.

Первый вариант целесообразен в многополюсных машинах с малой реакцией якоря и небольших перегрузках, второй вариант в малополюсных машинах с большими перегрузками. Степень шунтирования во всех случаях зависит от веса всей машины.

В роторах с явно выраженными полюсами (фиг. 2) появляется возможность использовать современные призматические постоянные магниты 10 с направленной кристаллизацией, которые обеспечивают высокую энергию магнита. B роторе с явно выраженными полюсами полюсные наконечники 11 могут быть соединены между собою прокладками 12 из немагнитной стали, образовав общую трубу И (см. фиг. 3), что позволяет обеспечивать механическую прочность роторов с постоянными магнитами при больших скоростях вращения.

Машины такой конструкции с постоянными магнитами с направленной кристаллизацией могут быть выполнены на мощности в несколько десятков киловатт и конкурировать по весу с бесконтактными генераторами с возбудителем и вращающимися выпрямителями, обладая при этом более высокой надежностью.

Наличие шунтирующей цепи и обмотки управления во всех случаях позволяет стабилизировать постоянный магнит током короткого замыкания в точке максимальной энергии магнита регулированием величины рассеяния постоянного магнита, путем подбора оптимального наклона характеристики короткого замыкания. Наличие шунтирующей цепи и полюсных наконечников предохраняет магнит от размагничивания при внезапных коротких замыканиях.

По сравнению с известными бесконтактными синхронными генераторами предлагаемая конструкция позволяет значительно уменьшить мощность регулируемого возбуждения, величину потоков рассеяния, а также постоянную времени обмотки возбуждения, что обес5

65 печивает лучшие характеристики при переходных процессах.

Вариант выполнения генератора, представленный на фиг. 4 и 5, характерен тем, что полюсные наконечники полюсов одной полярности продлены в одну сторону за пределы активной части пакета статора и объединены общим замыкающим кольцом 14, а полюсные наконечники другой полярности продлены в другую сторону и также объединены своим замыкающим кольцом 15. Расстояние между разноименнополюсными наконечниками и объединяющими их кольцами заполнены немагнитной вставкой 16 (например из немагнитной стали). Полюсные наконечники, объединяющие их кольца и немагнитная вставка образуют прочную стальную трубу (бочку ротора), внутри которой на длине активной части пакета статора расположен постоянный магнит

17 типа «звездочка». Такая конструкция ротора обладает дополнительными преимуществами, а именно, увеличивает механическую прочность ротора и хорошо приспособлена для работы при больших скоростях вращения, обычно ограниченных механической прочностью

«звездочки>>.

Цепь шунтирования магнитного потока в данном случае (фиг. 4) включает в себя два неподвижных магнитопровода 18 и 19 с кольцевыми катушками 20 и 21 обмотки управления кольца 14 и 15, объединяющие выступающие полюсные наконечники одноименной полярности, и вал 22 из мягкой стали, отделенный от магнитопроводов 18 и 19 воздушными зазорами. Внутреннее отверстие «звездочки» отделено от вала немагнитной втулкой 28.

Шунтируемый поток проходит от полюсных наконечников одной полярности через объединяющее их кольцо 14 и наружный воздушный зазор в неподвижный магнитопровод 18, через вну1ренний воздушный зазор в вал 22 и затем через внутренний воздушный зазор в неподвижный магнитопровод 19, наружный воздушный зазор в объединяющее кольцо 15 и, наконец, к полюсным наконечникам другой полярности.

Обмотка управления представляет собой две кольцевые катушки, включенные последовательно и создающие намагничивающую силу, направленную навстречу н.с. якорной цепи. Обмотка управления служит для регулирования величины и направления магнитного потока в шунтирующей цепи.

Последняя конструкция отличается от вышеописанных устройством шунтирующей цепи, более простой конфигурацией полюсных наконечников, использованием вала в качестве одного из участков шунтирующей цепи, меньшей средней длиной витка обмотки возбуждения, так как кольцевые катушки расположены на меньшем диаметре. Другими достоинствами ее является меньший коэффициент рассеяния шунтирующей цепи, что упрощает технологию намагничивания постоянного магнита; симметричное устройство наружной трубы

206695

Фи2. 1

10 11

Фг.2 ротора, упрощает конструкцию и позволяет скомпоновать машину в меньших габаритах.

Предмет изобретения

1. Бесконтактный синхронный генератор с возбуждением от постоянных магнитов на роторе, снабженных полюсными наконечниками, регулируемый посредством неподвижного магнитного шунта, выполненного в виде магнит- но-мягкого кольца П-образного сечения с кольцевой подмагничивающей обмоткой, расположенного концентрично с валом, отличающийся тем, что, с целью улучшения использования активных материалов и уменьшения мощности управления, ротор снабжен двумя кольцевыми магнитопроводами, один из которых соединен с полюсными наконечниками одной полярности, а другой — с полюсными наконечниками противоположной полярности, а магнитный шунт размещен между указанными магнитопроводами.

2. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что указанные магнитопроводы расположены концентрично на одной торцовой стороне ротора, причем один из них соединен с полюсными наконечниками соответствующей полярности через радиальные перемычки.

3. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что указанные магнитопроводы расположены на разных торцовых сторонах ротора, и магнитный шунт выполнен из двух частей, расположенных между указанными магнитопроводами и валом, изготовленным из магнитомягкой стали.

Приоритет по и. 3 исчислять с 16 ноября

19б3 года.

206695

20 D 17 22 27 19 сРна. 4 Рнг. 5

Заказ 4671>8 Тпрахк 530 Подписное

ЦИИИПИ Комитета по делам изобретений п открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типографии, пр. Сапунова, 2

Составитель В. Ротайко

Редактор Е. А. Кречетова Техред Л. Я. Бриккер

Корректоры: T. П. Лаврухина и С. А. Башлыкова