CS205012B2

CS205012B2 - Brushless alternator

Info

Publication number: CS205012B2
Application number: CS710975A
Authority: CS
Inventors: Ivan Mrcun
Original assignee: Ivan Mrcun
Priority date: 1974-10-22
Filing date: 1975-10-22
Publication date: 1981-04-30
Also published as: JPS5165303A; YU36083B; YU282074A; DE2542011A1; FR2289060A1; FR2289060B1; IT1047213B; GB1525944A; SU841076A1

Abstract

1525944 Inductor alternators I MRCUN 2 Oct 1975 [22 Oct 1974] 40359/75 Heading H2A A brushless alternator comprises two relatively rotatable members one of which has teeth 1 interconnected by a yoke 8b and carrying output windings 4, the teeth having axially spaced surfaces 19a, 19b which interact with respective arrays of pole pieces (15a), 15b, on the other member, the pole pieces of the two arrays being offset peripherally and being connected to opposite ends of a hub 7c. As shown, the teeth 1 are on the stator and support an excitation winding 6.

Description

Předmětem vynálezu je bezkartáčkový alternátor, který má vysoký měrný výkon.The object of the invention is a brushless alternator having a high specific power.

Ve · snaze zkonstruovat elektrický generátor s rotorem bez vinutí a kartáčků a možností regulace buzení přinesl výzkum v poslední době řadu námětů a více nebo méně úspěšných provedení. Ani jedno z nich však nenahradilo generátor se zubovými póly, který je v současné době používán nejčastěji. Tento generátor má vysoký měrný výkon, jeho nevýhodami však je rotorové vinutí, sběrací kroužky a kartáčky.In an effort to design an electric generator with a rotor without windings and brushes and excitation control options, research has recently given rise to a number of ideas and more or less successful designs. However, neither of them replaced the toothed-pole generator, which is currently used most frequently. This generator has a high specific power, but its disadvantages are the rotor winding, slip rings and brushes.

Úkolem vynálezu je vyrob.it bezkartáčkový alternátor, který by měl stejný měrný výkon jako provedení s kartáčky a současně všechny výhody konstrukce · bez kartáčků. Předmětem vynálezu je bezkartáčkový alternátor, kde jho· a zuby statoru jsou z oddělených, vzájemně kolmo umístěných lamel a zuby statoru, uložené v drážkách jha, slouží k upevnění nosiče budicího vinutí; podstata vynálezu spočívá v tom, že zuby mají uprostred nástavce směřující radiálně ven a nástavce směřující radiálně dovnitř, přičemž nástavce směřující radiálně ven jsou uloženy mezi dvěma prstenci tvořícími jtfo, jejichž vnější obvodové plochy leží v rovině s vnějšími koncovými plochami nástavců a na hraničních čárách těchto vnějších obvodových ploch a vnějších koncových ploch jsou prstence a nástavce zubů vzájemně pevně spojeny, ·· . přičemž nosič budicího vinutí je upevněn na nástavcích směřujících radiálně do-vnitř.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a brushless alternator having the same specific power as a brushed design and all the advantages of a brushless design. The object of the invention is a brushless alternator, wherein the yoke and the stator teeth are of separate, mutually perpendicular slats, and the stator teeth, housed in the yoke grooves, serve to fasten the excitation coil support; The main object of the invention is that the teeth have a radially outwardly extending end and a radially inwardly extending end, wherein the radially outward extending end is disposed between two rings forming jtfo, the outer circumferential surfaces of which are flush with the outer end faces of the extensions and at the boundary lines thereof. the outer circumferential surfaces and the outer end surfaces are rigidly connected to the rings and the extensions of the teeth; wherein the field winding support is mounted on radially inward extensions.

Při konstrukci podle vynálezu nevznikají v magnetickém obvodu alternátoru, který · nemá ani kartáčky . ani sběrací kroužky, další vzduchové mezery, které zvětšovaly magnetický odpor a tedy vyžadovaly k většímu buzení · rotoru rozměrnější budicí vinutí. Spotřeba materiálu έο přiťom nijak neliší . oproti známým alternátorům s kartáčky ani bezkartáčkovým alternátorům s přídavnou vzduchovou mezerou.In the construction according to the invention, an alternator, which does not even have brushes, does not form in the magnetic circuit. not even slip rings, other air gaps, which increased the magnetic resistance and therefore required a larger excitation winding for greater excitation of the rotor. Material consumption έο does not differ in any way. compared to known brush alternators or brushless alternators with an additional air gap.

Vynález bude vysvětlen v souvislosti s výkresy, kde značí obr. 1 podélný řez alternátorem podle vynálezu, · obr. 2 výřez statoru bez statorového· a budicího vinutí v pohledu v osovém směru, obr. 3 axonometrický pohled na zub statoru podle prvního· provedení vynálezu, přičemž vedle zubu statoru je pól rotoru, obr. 4 pohled v radiálním směru na zuby statoru a póly rotoru, z něhož je patrno, jak póly rotoru překrývají zuby statoru, a obr. 5 axonornetrický pohled na zub statoru podle druhého provedení vynálezu.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view of an alternator according to the invention; FIG. 2 shows a stator section without stator and excitation winding in axial view; FIG. 4 is a radial view of the stator teeth and rotor poles showing the rotor poles overlapping the stator teeth; and FIG. 5 is a perspective view of a stator tooth according to a second embodiment of the invention.

Obr. · 1 znázorňuje alternátor v osovém řezu. Na hřídeli je nalisováno pouzdro 7 s rotorovým věncem 11, s druhé strany je stejný rotorový věnec 11 na hřídel. pouze nasunut a upevněn šrouby, takže rotor se dá sestavovat a rozebírat. Na obou rotorových věncích 11 jsou eovnitř zahnuté póly 4 umístěné tak, že rovina souměrnosti ' pólu 4 na jednom· rotorovém věnci 11 tvoří rovinu souměrnosti mezery mezi póly 4 na protilehlém rotorovém věnci 11. Při otáčení rotoru se ' tedy pohybují kolem zubů 1 statoru střídavě póly 4 levého- a pravého rotorového věnce 11, resp. jižní a severní póly. Každý rotorový věnec 11 může mít libovolný počet pólů 4. Společný počet pólů 4 může být dva, čtyři, šest, osm, atd., což dává požadovanou frekvenci při daných otáčkách. Pól 4 má parabolický tvar, jak ukazuje obr. 3.Giant. 1 shows an alternator in axial section. A sleeve 7 with a rotor ring 11 is pressed onto the shaft, with the same rotor ring 11 on the shaft on the other side. only screwed in and fixed so that the rotor can be assembled and disassembled. On both rotor shrouds 11, the inwardly bent poles 4 are positioned such that the plane of symmetry of the pole 4 on one rotor shroud 11 forms the plane of symmetry of the gap between the poles 4 on the opposite rotor shroud. the poles 4 of the left and right rotor rim 11, respectively. South and North Poles. Each rotor ring 11 can have any number of poles 4. The common number of poles 4 can be two, four, six, eight, etc., giving the desired frequency at a given speed. Pole 4 has a parabolic shape, as shown in Figure 3.

Rotor je obklopen statorem, který -sestává ze dvou prstenců 8 tvořících jho a ze zubů 1. J-ho je složeno jako· u většiny elektrických strojů z lamel a každý prstenec 8 jha je ze svinutého pásu dynamového plechu. Vzniklá svinutá cívka Je na několika místech na vnější straně svařena svarem provedeným v argonové atmosféře. Do svinutých a zpevněných prstenců 8 se vyříznou nebo vyfrézují -drážky 12, do- kterých se vsadí zuby 1. U velkých -strojů se nemusejí zuby 1 při vsazování do - drážek 12 elektricky izolovat. Obr. 2 - ukazuje, jak - jsou zuby - 1 vsazeny do drážek 12.The rotor is surrounded by a stator which consists of two yoke rings 8 and teeth 1. The yoke is composed of most lamellar electrical machines, and each yoke ring 8 is a coiled sheet of dynamo sheet. Coil formed It is welded in several places on the outside by welding in argon atmosphere. The grooves 12 are cut or milled into the coiled and reinforced rings 8 into which the teeth 1 are inserted. In large machines, the teeth 1 do not have to be electrically insulated when the grooves 12 are inserted. Giant. 2 shows how the teeth 1 are inserted into the grooves 12.

Lamely zubů 1 leží v axiální rovině a tedy počet lamel dává tloušťku zubu 1. Na širší části je zub 1 zvětšen přibližně na dvojnásobnou plochu. Zvětšená plocha zubu 1 snižuje hustotu magnetického- toku ve vzduchové mezeře a tím i nezbytný počet budicích ampérzávitů.The slats of the teeth 1 lie in the axial plane and thus the number of slats gives the thickness of the tooth 1. On the wider part, the tooth 1 is enlarged to approximately twice the area. The increased area of the tooth 1 reduces the magnetic flux density in the air gap and hence the necessary number of excitation amperes.

Na užší části - má - zub 1 nástavec 9 směřující radiálně ven, který je přivařen svarem v argonové -atmosféře - k prstencům 8 jha; tím vznikne mezi zuby 1 a prstenci 8 mechanické spojení, přičemž svary nevytvářejí závity na krátko; Nástavce 10 vyčnívají cí radiálně dovnitř ze·-· širší části - zubů 1 nesou nosič 5, na - němž-- Je - upevněno budicí vinutí 6. Nosič 5 - je z nemagnetického materiálu, je vsazen do nástavců 10 a-· je s nimi snýtován. Nástavce 10 slouží mimoto jako přídavná plocha pro průchod magnetického toku z pólu 4 do zubu 1.In the narrower part - the tooth 1 - has an extension 9 directed radially outwards, which is welded by welding in an argon atmosphere - to the 8 yoke rings; this creates a mechanical connection between the teeth 1 and the rings 8, wherein the welds do not form threads briefly; The extensions 10 projecting radially inwardly from the wider portion of the teeth 1 support the carrier 5, on which the excitation winding 6 is fixed. The carrier 5 is of non-magnetic material, is inserted into the extensions 10 and is therewith. riveted. Furthermore, the extensions 10 serve as an additional surface for the passage of the magnetic flux from the pole 4 to the tooth 1.

Plocha zubů 1 u vzduchové mezery je zvětšena podle vynálezu, a to dvěma způsoby. První konstrukce je znázorněna na obr. 3. Na široké části zubu 1 ' - jsou - - vnější plochy 3 vyhnuty směrem ven. - ' Vyhnuté vnější plochy 3 mají kromě zvětšení·-- povrchu zubu 1 ještě ten účel, že -se jimi ovlivňuje časový průběh magnetického přechodu, resp. že se tvar výstupního napětí maximálně blíží -sinusovce. Stejnému účelu slouží druhé provedení podle obr. 5. Zub - 1 Je vyhnut -od nástavce 10 směrem do strany, takže po -opracování na soustruhu po smontování statoru - má větší povrch 3‘.· Na zubech 1 je navinuto třífázové vinutí 2 kotvy, které uzavírá určitý počet zubů 1 statoru v závislosti na frekvenci.The tooth area 1 of the air gap is increased according to the invention in two ways. The first construction is shown in FIG. 3. On a wide part of the tooth 1 ', the outer surfaces 3 are bent outwards. In addition to the enlargement of the surface of the tooth 1, the curved outer surfaces 3 have the purpose of influencing the time course of the magnetic transition or the transition thereof. that the shape of the output voltage is as close as possible to the sine wave. For the same purpose, the second embodiment according to FIG. 5 serves the same purpose. The tooth 1 is bent away from the extension 10 sideways so that the machining on the lathe after assembly of the stator has a larger surface 3 '. which encloses a certain number of stator teeth 1 depending on the frequency.

Alternátor podle vynálezu pracuje tímto způsobem: magnetický -obvod je uzavřen tak, že budicí vinutí 6 vytváří v pouzdru 7 a v ose rotoru magnetický tok, -který protéká přes jeden rotorový věnec 11 a pól 4 - vzduchovou mezerou, přes zahnuté vnější - plechy 3 nebo zvětšenou plochu 3‘ v širší části zubů 1 do prstenců 8 jha, odtud znova do zubu 1 a vzduchovou mezerou k pólu 4 a druhým rotorovým věncem 11. Při -otáčení rotoru se pohybují střídavě podél každého zubu 1 severní a jižní pól rotoru, každý z nich na své -vlastní straně. V úzké části zubů 1 se spojuje magnetický tok, který - přichází z obou stran zubu, v průřezu, kterým protéká magnetický tok v obou směrech. Na této části zubů 1 je umístěno· vinutí - 2 kotvy. Taková konstrukce zubu zajišťuje maximální účinnost stroje.The alternator according to the invention works as follows: the magnetic circuit is closed such that the excitation winding 6 produces a magnetic flux in the housing 7 and in the rotor axis, which flows through one rotor ring 11 and the pole 4 through an air gap through curved outer plates 3 or an enlarged area 3 'in the wider portion of the teeth 1 into the yoke rings 8, from there again into the tooth 1 and through the air gap to the pole 4 and the second rotor ring 11. When rotating the rotor they move alternately along each tooth 1 of them on their own side. In the narrow part of the teeth 1 the magnetic flux, which comes from both sides of the tooth, is connected in cross-section through which the magnetic flux flows in both directions. On this part of the teeth 1 is placed a winding - 2 anchors. Such tooth design ensures maximum machine efficiency.

Claims

Subject

1. A brushless alternator, wherein the yoke and stator teeth are of separate, mutually perpendicular slats, and the stator teeth housed in the grooves Jha serve to fasten the excitation coil support, characterized in that the teeth (1) have a centering extension (9) facing radially outwardly and radially inwardly extending extensions (10), wherein radially outwardly extending radially outwardly extending extensions (9) are disposed between two yoke-forming rings (8) whose outer circumferential surfaces are flush with the outer end faces of the extensions (9) and the rings (8) and the extensions (9) of the teeth (1) facing radially outwardly are fixed to each other, the excitation coil support (5) being fixed to the extensions (8) 10) directed radially inwards.

2. The brushless alternator according to claim 1, characterized in that the teeth (1) are wider in the axial direction on the side facing the poles (4) than on the side of the yoke rings (8).