Торцевой генератор

Торцевой генератор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскин

Социапистичвскин

Республик

< >930496 (61 ) Допол н и тел ь мое к а вт. с вид-ву (22) заявлено 17. 04. 80 (21) 2910754 24-07 ( с присоединением заявки Рй> (23) Приоритет

Опубликовано 23.05.82. Бюллетень Ме19

Дата опубликования описания 23. 05. 82 (51)M. Кл.

H 02 К 1/06

3Ъеударетеенный квинтет

СССР аа денете нэебретений н аткрытнй (53) УДК621. 313. . 32(088. 8) В.И. Попов, К.А. Хорьков, А.Г. Сипайлов и Н.Ю. Сипайлова (72) Авторы изобретения

ОМа8 5," е.> а ." аю М /, >".

opp,го

Томский ордена Октябрьской Революции .и о

Красного Знамени политехнический им, С.М. Кирова (7l ) Заявитель (54) ТОРЦЕВОГ1 ГЕНЕРАТОР, Изобретение относится к электро-! машинным накопителям-источникам энергии и может быть использовано в электрофизияеских установках различного назначения для создания сильных импульсных магнитных полей, в установках, использующих электрогидравлический эффект, в устройствах магнитной штамповки, для зарядки индуктивных накопителей или для питания потребителей, требующих периодических импульсов тока с большой амплитудой.

Известны ударные генераторы,выполненные по обычной конструктивной схеме, а именно: внешний шихтованный из электротехнической стали сердечник с якорной обмоткой, уложенной в его пазы внутренний цилиндрический рор тор, как правило, с большими дополнительными маховыми массами на его валу.

Для получения больших значений импульсных токов при замыкании гене,ратора необходимо снижать величину сверхпереходного индуктивного сопротивления (11.

Однако данные ударные генераторы имеют все-таки значительное индуктивное сопротивление рассеяния якорной обмотки, так как она уложена в .пазы магнитопроводящего сердечника статора, Конструкции роторов применяемые в известных ударных генераторах, из-за габаритных ограничений, а также магнитного насыщения не позволяют размещать на них большое количество меди обмотки возбуждения для создания значительных индукций в области якорной обмотки при одновременных достаточных запасах механической прочности.

Для увеличения запаса кинетической энергии валы роторов ударных генераторов, как правило снабжаются маховиками, что приводит к увеличению общей. массы установки.

3 ЧЗ049

Известна также торцевая электрическая машина, имеющая якорь, который расположен между роторами двухстороннего индуктора торцевого типа. Магнитопровод сердечника якоря выполнен из отдельных, шихтованных из электротехнической стали, элементов клиновиднбй формы, закрепленных в двух кольцах из немагнитного материала, расположенных коаксиально. 1е

Причем между этими элементами помещены проводники якорной обмотки (2j.

Однако известная конструкцйя торцевой электрической машины неприемлема для ударно о генератора, так,д как наличие стальных клиновидных элементов магнитопровода между проводниками обмотки якоря приводит к увеличению ее рассеяния в активной части. При внезапном коротком замыкании якорной обмотки в ударном генераторе на его статор действуют большие электродинамические усилия и поэтому в механическом отношении он должен быть достаточно жестким, прочным, чтобы противостоять этим усилиям, Сердечник статора, набранный из ,отдельных клиновидных элементов, не обеспечит надлежащей прочности. ., Кроме того, в известной торцевой электрической машине ярма роторов выполнены в виде тонких сплошных маг" нитных дисков, ширина сечения которых в диаметральной плоскости вдоль радиуса одинакова. На периферии дис« ков укреплены шихтованные полюса с катушками обмотки. возбуждения. Такая конструкция ротора не позволяет существенно увеличивать частоту вращения из-за значительных механических напряжений от центробежных сил и.по- @ этому на дает в полной мере использовать возможности дискового ротора по увеличению плотности кинетической энергии.

Цель изобретения- увеличение энер- 5 гии отдаваемой генератором нагрузР ке при работе в ударном режиме за счет уменьшения индуктивного сопротивления рассеяния якорной обмотки.

Поставленная цель достигается тем, > что в торцевом генераторе, содержащем якорь, на сердечнике. которого размещены секции якорной обмотки, и двухсторонний индуктор с полюсами и -бмотками, сердечник якоря выполнен беспазовчм,, на противоположные торцы которого уложены активные стороны секций обмотки, а лобовые части расположены на наружной цилиндрической поверхности сердечника, причем противолежащие полюса индуктора имеют одинаковую полярность.

С целью уменьшения массогабаритных ,показателей за счет увеличения плотности кинетической энергии, индуктор выполнен о переменной шириной сечения, монотонно убывающей к периферии.

На фиг. 1 изображен торцевой ударный генератрр; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - пример выполнения якорной обмотки; на фиг. 4 - двухвитковая секция якорной обмотки,; на фиг. 5 — конструктивная схема-развертка торцевого ударного генератора.

Генератор содержит два массивных торцевых ротора 1, ярма которых выполнены в форме дисковых маховиков равной прочности. В массиве .ротора выполнены кольцевые и радиальные пазы, в которые уложены катушки 2 обмотки возбуждения, образующие явнополюсную индукторную систему. Катушки 2 обмотки возбуждения заливаются эпоксидным компаундом и удерживаются от осевых перемещений медными дисками 3, одновременно выполняющими роль демпферной обмотки; Медные диски 3 крепятся к массивным полю« сам по всемя ротору с помощью стальных винтов 4 с.потайными головками.

Выводы обмоток 2 возбуждения присоединяются к контактным кольцам 5, которые устанавливаются на специальных ступицах, выполненных на роторах 1. Для удобства посадки роторов

1 на вал 6 при монтаже машины посадочные отверстия в роторах выполнены коническими. Кроме того, при такой конструкции повышается жесткость вала 6. Сопряжение » вал-ротор может выполняться шпоночным или шлицевым.

От осевых перемещений на валу 6 роторы 1 зафиксированы кольцевыми шпонками 7 (или гайками) . Вал с роторами устанавливается на подшипниковых стояках 8.

При сборке машины между роторами устанавливается статор, который содержит беспазовый сердечник 9, плотно навитый из рулонной электротехнической стали и опрессованный по наружному диаметру бандажом 10, а по внутреннему бандажом 11. Бандажи 10 и 11 выполнены из материала с хорошей электропроводностью, например

93049 меди или сплавов алюминия, так как они выполняют одновременно роль экранов, демпфирующих потоки лобового рассеяния якорной обмотки. Из сердечника с бандажами - экранами уложена якорная обмотка 12, залитая эпоксидным компаундом с кварцевым наполнителем с целью придания ей

1 монолитности. Сердечник 9 с бандажами-экранами 10 и 11 и обмоткой 1î

12 запрессовывается в корпус 13 с внутренними ребрами 14. Выводы 15 якорной обмотки 12 проходят через отверстия в корпусе 13 и привертываются к стержням проходных изолято- !5 ров 16, установленных на изоляционном плато 17, которое закреплено на вертикальных стенках опорной лапы

18 корпуса 13.

В качестве примера выполнения якоряо ных.обмоток изображены схема (фиг. 3) одной фазы восьмиполюсной обмотки якоря с одновитковыми секциями. Обмотка представляет собой активные стороны, уложенные по радиусу одина- д ково в соответствии с полюсностью с обоих торцов сердечника и соединенных короткими лобовыми перемычками.

Такие обмотки могут выполняться многофазными с многовитковыми секциями.Например, на фиг. 4 показана двухвитковая секция якорной обмотки °

Как видно из конструктивной схемы (фиг. 5) явновыраженные полюсы обоих роторов расположены в осевом направлении строго напротив. При направлении тока i B обмотках 2 возбуждения (фиг. 5), создается поток ф индуктора, замыкающийся по путям, указанным штриховыми линиями со стрелками. Противолежащие полюсы роторов 1 при этом имеют одинаковую полярность. При вращении роторов 1 в направлении стрелки и в актив-45 ных сторонах якорной обмотки 12 наводятся ЭДС е, которые согласно схеме (фиг. 3) последовательно складываются.

Работа предлагаемого ударного re50 нератора на нагрузку по принципу не отличается от работы известных гене" раторов.

Использование двухстороннего торцевого индуктора в виде двух массивных роторов, выполненных по форме дисков-маховиков равной прочности с обмотками возбуждения и статора с якорной обмоткой, расположен-

6 6 ного между ними, выгодно отличает предлагаемый ударный генератор от известных.

Известно, что момент инерции вращающегося тела пропорционален произведению его массы на квадрат радиуса вращения. Поэтому при выполнении ротора в виде равнопрочного диска-маховика имеется возможность повышения его эффективности за счет снижения массы и увеличения наружного диаметра. Конструкция предлагаемого ротора позволяет разместить на нем значительное количество меди обмотки возбуждения беэ увеличения магнитного насыщения ярма и без снижения механической прочности.

Кроме того, крепление обмотки возбуждения, и в частности ее лобовых частей, значительно упрощается> не требуется бандажей, как это имеет место в роторах цилиндрической конструкции. Существенно упрощается конструкция демпферной обмотки,на рото-: ре, качество ее действия повышается, так как в ней отсутствуют контакт ные соединения и пайки.

Применение беспазового сердечника с якорной обмоткой, расположенных между роторами двухстороннего индуктора, позвоЛяет снизить рассеяние якорной обмотки в активной час1и за счет отсутствия пазов, а в лобовойза. счет существенного сокращения

-лобовых перемычек, из-за последовате" льного соединения противолежащих акт тивных частей двух торцевых якорных обмоток, образующих путем такого сое" динения общую обмотку. Такое сокращение лобовых перемычек возможно только в случаях, если противолежащие полюсы роторов имеют одинаковую полярность.

Использование возможностей дисковых роторов равнопрочного сечения совместно с беспазовым статором повышает энергетические показатели ударных генераторов.

Формула изобретения

1. Торцевой генератор, содержащий якорь, на сердечнике которого размещены секции якорной обмотки, и двухсторонний индуктор с полюсами и обмотками возбуждения, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью увеличения полезной энергоотдачи при работе в ударном режиме за счет сниже930496 ния оассеяния якорной обмотки, сердечник якоря выполнен„беспазовым, на противоположные торцы которого уложены активные стороны секций обмотки, а лобовые части расположены на наружной цилиндрической поверх" ности сердечника, при ем . противолежащие полюса индуктора имеют одинаковую полярность.

2. Генератор по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения массогабаритных показателей за счет увеличения плотности кинетической энергии, индуктор выполнен с переменной шириной сечения, монотонно убывающей к периферии.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Экспресс-информация, пЭлектри.ческие машины и аппараты", 1 36, О 1970, 2. Авторское свидетельство СССР 581518, кл. H 02 K 1/16, 1976.

930496

Сос-;авитель ф. Подольская

Редактор A. йандор Техред И. Гергель Корректор Е. Рошко

Заказ 3488/74 Тираж 719 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, 1 осква, 5-35, Раушская наб., д. 4 /5

Филиал ППП"Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4