Бесконтактный торцовый регулируемый генератор с постоянными магнитами

 

О П И С А Н И Е 265250

ИЗОБРЕТЕ Н И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ

Сейз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 26.Ч.1962 (№ 780068/24-7) с присоединением заявки № 1244432/24-7

Приоритет

Опубликовано 091111970. Бюллетень № 10

Дата опубликования описания 17Х1.1970

Кл. 21d- 6/01

МПК Н 02k 21/08

Н 021с 19/36

УДК 621.313.823.2 (088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Автор изобретения

Ю. H. Кронеберг

Заявитель

БЕСКОНТАКТНЪ|Й ТОРЦОВЪ|Й PE ГУЛИРУЕМЪ|Й ГЕНЕРАТОР

С ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ

Известны торцовые регулируемые генераторы с постоянными магнитами, состоящие из двух обмотанных торцовых статоров и кольцевых обмоток возбуждения.

Недостатком таких генераторов является s нерациональность регулирования напряжения.

Целью настоящего изобретения является увеличение глубины и повышение экономичности регулирования напряжения генератора.

Предлагаемый торцовый регулируемый ге- 10 нератор с постоянными магнитами, состоящий из двух обмотанных торцовых статоров и кольцевых обмоток возбуждения, отличается тем, что для увеличения глубины и повышения экономичности регулирования - напряжения 15 при одновременном обеспечении бесконтактности полюсная система ротора состоит из брусков аксиально намагниченных в одном направлении постоянных магнитов и чередующихся с ними магнитомягких полюсов 20 противоположной полярности, а статоры вместе с обмотками возбуждения установлены в неподвижных магнитопроводах, образующих внешнюю магнитную цепь.

Для получения токов двух разных частот 2s статоры выполнены с разным числом полюсов, а ротор магнитомягким кольцом разделен по нейтральному сечению на две части, каждая из которых представляет собой систему аксиально намагниченных в одном направлении. ЗО магнитов, чередующихся с магнитомягкими полюсами противоположной полярности, причем число полюсов каждой полюсной системы ротора равно числу полюсов соответствующего статора.

С целью раздельного регулирования напряжения каждого статора полюсная система ротора по нейтральному сечению разделена магнитомягким кольцом, внешняя цилиндрическая поверхность которого отделена от внешнего неподвижного магнитопровода небольшим воздушным зазором, а каждая обмотка возбуждения питается от своего регулятора.

На фиг. 1 и 2 дана конструктивная схема торцового регулируемого генератора с постоянными магнитами; на фиг. 3 — характеоистики холостого хода и распределение потоков в воздушном зазоре при обесточенной (сплошные линии) и включенной (пунктир) обмотке возбуждения; на фиг. 4 и 5 — конструкция ротора генератора двух частот; на фиг. 6 — конструктивная схема генератора с раздельной стабилизацией напряжений каждого пакета.

Генератор имеет два торцовых статора 1 и

2, обмотки которых в общем случае могут быть выполнены на разное напряжение и число фаз, и две кольцевые обмотки возбуждения 8 и 4, которые устанавливаются в неподвижных магнитопроводах б и б, образующих

265250

3 внешнюю магнитную цепь. Ротор 7 вращается на валу 8 и состоит из чередующихся брусков магнитов 9 и магнитомягких полюсов 10.

Крепление деталей ротора осуществляется немагнитной рубашкой 11 и бандажом 12. Магниты 9 намагничены аксиально в одном направлении, и если для статора 1 они являются северными полюсами, то для статора 2— южными. Когда катушки 3 и 4 обесточены, то потоки магнитов 9, проходя через воздушные зазоры и зубцы в спинке статоров 1 и 2, далее замыкаются по двум основным путям в соответствии с их проводимостями: по зубцам, воздушным зазорам и полюсам 10 и по магн и топр овода м 5 и б.

Из-за отсутствия значительной части потока магнитов 9 во внешней магнитной цепи распределение индукции в воздушном зазоре Вр (см. фиг. 3) получается несимметричным: потоки магнитов 9 существенно превосходят потоки полюсов 10. Величина начальной э.д.с. ер пропорциональна амплитуде В,m от первой гармоники Ври Высшие гармоники Вр, состав которых при данном распределении поля практически не отличается от обычного, создают пропорционально своим амплитудам и обмоточным коэффициентам высшие гармоники э.д.с. (постоянная составляющая В, э.д.с. не создает). Когда включаются обмотки 3 и 4, их общая намагничивающая сила (н,с.) F действует на параллельно включенные продольные цепи магнитов 9 и полюсов 10, и вследствие значительно большей проводимости цепи полюсов 10 их поток интенсивно растет, а поток магнитов 9 почти не изменяется.

В результате при некоторой н.с. обмотки возбуждения f распределение индукции воздушного зазора Ву принимает вид, показанный на фиг. 3 пунктиром. Увеличение первой гармоники В, ведет к соответственному увеличению э.д.с. е, чем и обеспечивается регулирование.

Н.с. катушек 3 и 4 целиком и непосредственно воздействует на поток воздушного зазора, не преодолевая магнитного сопротивления магнитов 9. Поэтому для одинакового регулирования требуемая н.с. в предлагаемом генераторе должна быть значительно меньшей, а возможная глубина регулирования— большой.

Возможно усовершенствование предлагаемого генератора для использования его в качестве источника напряжений двух разных частот (или в качестве преобразователя частоты). Для этого статоры выполняются с разным числом полюсов, а ротор 13 (см. фиг. 4) магнитомягким кольцом 14 разделен по нейтральному сечению на две полюсные системы, каждая из которых, как и прежде, состоит из чередующихся магнитов и магнитомягких полюсов, причем число полюсов каждой половины ротора равно числу полюсов соответствующего статора. Процесс регулирования аналогичен описанному выше.

Генераторы, показанные на фиг. 1 — 5, при использовании их в качестве двух источников, имеют поток обоих статоров общий, и поэтому точно стабилизироваться может напряжение только одного статора. Естественно, что изменения напряжений, вызванные общими факторами (колебаниями скорости вращения и окружающей температуры, пропорциональным изменением нагрузок и др.), будут в равной мере компенсированы для обоих статоров, но индивидуальные возмущения (непропорциональное изменение нагрузок, различный нагрев обмоток и др.) будут скомпенсированы только для того напряжения, от которого питается измерительный орган регулятора. Стабильность другого напряжения будет хуже.

Усовершенствованием магнитной системы можно этот недостаток ликвидировать. Для этого полюсная система ротора 15 (см. фиг.б) делится по нейтральному сечению на две половины магнитомягким кольцом 1б, наружная цилиндрическая поверхность которого отделена от внешнего магнитопровода 5 и б небольшим воздушным зазором, а каждая катушка

8 и 4 обмотки возбуждения питается от своего регулятора (половинной мощности). B номинальном режиме и при общих возмущениях полные потоки и падения н.с. в каждом статоре примерно равны, и радиальный поток в кольце 1б и дополнительном зазоре практически отсутствует, При непропорциональных возмущениях потоки статоров 1 и 2 уже неодинаковы и поток, равный их разности, замыкается по кольцу 1б.

Предмет изобретения

1. Бесконтактный торцовый регулируемый генератор с постоянными магнитами, состоящий из двух обмотанных торцовых статоров и кольцевых обмоток возбуждения, отличающийся тем, что, с целью увеличения глубины и повышения экономичности регулирования напряжения, полюсная система ротора состоит из брусков аксиально намагниченных в одном направлении постоянных магнитов и чередующихся с ними магнитомягких полюсов противоположной полярности, а статоры вместе с обмотками возбуждения установлены в неподвижных магнитопроводах, образующих внешнюю магнитную цепь, 2. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью получения токов двух разных частот, статоры выполнены с разным числом полюсов, а ротор магнитомягким кольцом разделен по нейтральному сечению на две части, каждая из которых представляет собой систему аксиально намагниченных в одном направлении магнитов, чередующихся с магнитомягкими полюсами противоположной полярности, причем число полюсов каждой полюсной системы ротора равно числу полюсов соответствующего статора.

3. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью раздельного регулиоования на265250

7 пряжения каждого статора, полюсная система ротора по нейтральному сечению разделена магнитомягким кольцом, внешняя цилиндрическая поверхность которого отделена от внешнего неподвижного магнитопровода воздушным зазором, а каждая обмотка возбуждения подключена к источнику питания через отдельный регулятор.

Приоритет пп. 2 и 3 исчислять по заявке

s ¹ 1244432/24-7 от 27Х.1968 г.

9 иг 5

Уб

Составитепь Г. Смирнова

Редактор К. С. Опенченко Техреды А. А. Камышникова, Э. Чижевский

Корректор Н. С. Сударенкова

Заказ 1519/14 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2