Бесконтактный синхронный торцовой генератор
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
It АВТОУСКОМУ CI ТВЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 200380 (21)2897615/24-07
Союз Советских
Социалистических
Республик
<111892591 (У М 1 3
Н 02 К 21/08
Н 02 К 19/36 с присоединением заявки М—
Государствеииый комитет
СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—
Опубликовано 231281 бюллетень М 47
Дата опубликоваиия описания 231281 (53) УДК 621,313.322 (088. 8) (72) Автор изобретения
Ю.Н. Кронеберг (71) Заявитель (54) БЕCKOHTAKTHblA СИНХРОННЫЙ ТОРЦОВЫЙ
ГЕНЕ P ATOP
Изобретение относится к синхронным электрическим машинам, в частности к бесконтактным синхронным торцовым генераторам комбинированного возбуждения.
Известен бесконтактный синхронный генератор торцового типа с комбинированным возбуждением, содержащий торцовый статор с двумя обмотками, неподвижную кольцевую обмотку возбуждения с вращающимся безобмоточным магнитным коммутатором когтеобразного типа и вращающийся магнито-электрический индуктор (1).
Недостатками такого генератора яв" ляется сложная конструкция, особенно в сборке (статор и ротор являются взаимно неразборными), и большая осевая длина. Кроме того, недостатком генератора является невозможность получения двух автономно регулируемых. напряжений, имеющих, в общем случае, разную частоту. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является бесконтактный торцовый регулируемый генератор с постоянными магнитами, содержащий два обмотанных торцовых статора, установленных в неподвижных боковых магнитопроводах, две кольцевые катушки обмотки возбуждения и ротор, полюсная система которого состоит из брусков аксиально намагниченных в одном направлении постоянных магнитов и чередующихся с ними магьитомягких полюсов противоположной полярности (2).
Недостатками такого генератора являются большая масса обмотки воэбуж10 дения и повышенная потребляемая мощность. Это обусловлено тем, что упомянутые катушки обмотки возбуждения охватывают торцовые статоры и поэтому имеют относительно большую длину
15 витка.
Цель изобретения — уменьшение массы обмотки возбуждения и потребляемой мощности
Поставленная цель достигается тем, 20 что на валу генератора установлен дополнительный магнитопровод, на ко-. тором закреплен ротор, катушки возбуждения установлены на боковых маг нитопроводах под торцовыми статорами, 25 а корпус генератора выполнен немагнитным, На фиг l изображен генератор, продольный разрезу на фиг. 2 — распределение магнитного потока воэдуш-
30 ного зазора и характеристика холосто892591
О
15 го ходау на фиг. 3 — усовершенствованный генератор, обеспечивающий получение токов двух разных частот, продольный разрез; на фиг. 4 — усовершенствованный генератор, обеспечивающий раздельное регулирование напряжения каждого статора, продольный разрез.
Генератор имеет два торцовых статора 1 и 2, обмотки которых могут быть выполнены на разные напряжения . и число фаз, и две кольцевые катушки
3 и 4 обмотки возбуждения, которые устанавливаются внутри статоров 1 и
2 на неподвижных боковых магнитопроводах 5 и 6, магнитно-разомкнутых по наружной поверхности генератора (корпус 7 немагнитный). Ротор 8 установлен на внутреннем осевом магнитопроводе 9, размещенном в свою очередь на валу 10 и состоит из чередующихся брусков магнитов 11 и магнитомягких полюсов 12. Крепление деталей ротора осуществляется немагнитной рубашкой
13 и бандажем 14, Магниты 11 намагни.чены 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 11, проходя через свои рабочие воздушные зазоры и зубцы статоров 1 и 2, далее разветвляются по двум путям: по зубцам и полюсам
12 и по магнитопроводам 5, 9 и 6. Поскольку значительная часть потока магнитов ll ответвляется в осевой магнитонровод 9, распределение индукции воздушного зазора Вд (фиг. 2) несимметрично (потоки магнитов 11 больше потоков полюсов 12). Величина начальной ЭДС ео пропорциональна амплитуде В „„первой гармоники Во
Когда включаются обмотки 3 и 4, их суммарная намагничивающая сила действует на параллельно включенные цепи магнитов 11 и полюсов 12. Вследствие значительно большей проводимости магнитомягких полюсов 12 их поток интенсивно увеличивается, а поток магнитов ll остается практически неизменным. Например, при некоторой н.с. обмотки возбуждения f4 распределение индукцИи воздушного Зазора В примет вид, показанный на фиг.. 2 пунктиром.
Увеличение первой гармоники В „ ведет к соответствующему увеличению ЭДС е, чем и обеспечивается регулирование напряжения.
При некотором значении н.с. обмотки возбуждения f потоки магнитов 11 и полюсов 12 стайовятся одинаковыми и,в рабочем воздушном зазоре образуется распределение магнитного потока, характерное для нормальных переменнополюсных машин и обеспечивающее оптимальное использование магнитного потока (при отсутствии постоянной составляккцей) . В этом режиме,очевид20
55 бО
65 но, поток боковых 5, 6 и осевого 9
-магнитопроводов равен нулю, Следовательно, по закону полного тока для контура abed падение н.с. происходит только на участке аЬс, куда входят два рабочих воздушных зазора. Аналогичное распределение магнитного потока имеет место и в известном генераторе (2), однако там средняя длина витка обмотки возбуждения в 2-2,5 раза больше. Если сечения обмоток возбуждения принять одинаковыми, то в
;предлагаемои генераторе масса катушек.обмотки возбуждения уменьшится в
2-2,5 раза и в такой же пропорции снизится потребляемая мощность.
Кроме того, для получения двух различных частот на роторе генератора (фиг. 3) по нейтральному сечению полюсной системы устанавливаются маг| нитомягкие кольца 15. При этом левая часть полюсной системы содержит Р магни ов 16 и столько же чередующих ся с нигли постоянных магнитов (на чертеже не показаны), а правая часть
P> — магнитомягких полюсов 17 и столько же чередующихся с ними постоянных магнитов (на чертеже не показаны) .
Все магниты намагничены аксиально в одном направлении, и, если на правой части полюсной системы все магниты северные, то на левой — южные. Сост" ветственно обмотка левого статора выполнена 2р -полюсной, а правого—
2р -полюсной.
Поэтому при вращении ротора со скоростью п об/мин в обмотке левого статора наводится ЭДС с частотой
Р, B Е = 6О а В Обмотке правогО статОра — ЭДС с частотой
Р п
Для обеспечения раздельного регулирования напряжения каждого статора (фиг. 4) полюсная система по нейтральному сечению разделена магнитомягким диском 18, установленным (или выполненным, как одна деталь) на осевом магнитопроводе 19. Левая часть полюсной системы содержит магниты 20 и чередующиеся с ними магнитомягкие по люса (на чертеже не показаны), а правая часть — магнитомягкие полюса 21.
В номинальном режиме и при пропорциональных возмущениях(колебания часто"ты вращения изменения окружающей температуры и др.) потоки левой и правой частей полюсной системы практически одинаковы. В этом случае радиальный поток в диске 18 отсутствует. При . непропорциональных возмущениях для подцержания стабильных напряжений статоров потоки левой и правой час" тей полюсной системы должны быть различными. Соответственно различными будут потоки осевого магнитопровода
19 с левой и правой сторон, а их разность будет замыкаться в радиальном напрайлении по диску 18.
892591
Одной иэ наиболее зффективных областей применения предлагаемого ге" нератора являются источники питания с двумя выходными каналами, отличающимися в общем случае родом тока и характером нагрузки, величиной и формой напряжения, числом фаз и частотой.
Формула изобретения
Бесконтактный синхронный торцовый генератор, содержащий корпус, два обмотанных торцовых статора, установленных в неподвижных боковых магнитопроводах, две кольцевые катушки об мотки возбуждения и ротор на валу, !5 полюсная система которого .состоит из брусков аксиально намагниченных в одном направлении постоянных магии" тов и чередующихся с ними магнитомягких полюсов, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью уменьшения мас" сы обмотки возбуждения и потребляе мой мощности, на валу генератора установлен дополнительный магнитопровод, на котором закреплен ротор, катушки возбуждения установлены на боковых магнитопроводах под торцовыми статорами, а корпус генератора выполнен немагнитным. источники информации, принятые во внимание при экспертизе ,1. Авторское свидетельство СССР
9 265250 кл, H 02 K 21/08 1962 ° ,2. Паластин Л.M. Электрйческие машины автономных источников питаний.
И., Энергия „ 1972.
892591
Составитель Т. Калашникова
Редактор Т. Kyrpaaaesa Техред З.Фанта Корректор М, Демчик
Заказ 11274/79 Тираж 733 Подписное
ИНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5
Филиал ППП Патент, г. Ужгород, уп. Проектная, 4