RU162783U1

RU162783U1 - SIDE SYNCHRONOUS GENERATOR

Info

Publication number: RU162783U1
Application number: RU2015138720/07U
Authority: RU
Inventors: Юрий Иванович Рясков; Николай Михайлович Шайтор; Владимир Леонидович Склярук
Original assignee: ФГАОУ ВО "Севастопольский государственный университет"
Priority date: 2015-09-10
Filing date: 2015-09-10
Publication date: 2016-06-27

Abstract

Торцевой синхронный генератор, содержащий корпус, элементы электромагнитной системы, выполненные в виде дисков, на дисках роторов закреплены постоянные магниты, а на дисках статоров катушки, образующие его обмотку, отличающийся тем, что число роторных дисков на единицу больше числа статорных дисков, с количеством обмоток на каждом статорном диске, равным удвоенному числу фаз (m) генератора, причем обмотки установлены попарно на замкнутых магнитных системах, сдвинутых по окружности на угол 360°/m, при этом постоянные магниты установлены в осевом направлении по концентрическим окружностям сквозь роторные диски попарно с разным направлением полярности в количестве, равном удвоенному числу пар полюсов обмотки, причем роторные диски жестко насажены на вал, а статорные диски, имеющие отверстия для свободного прохождения вала, жестко крепятся к неподвижному корпусу, имеющему подшипниковые щиты для установки подшипников, обеспечивающих вращение вала.An end-face synchronous generator containing a housing, elements of the electromagnetic system made in the form of disks, permanent magnets are fixed on the disks of the rotors, and coils forming its winding on the disks of the stators of the coils, characterized in that the number of rotor disks is one more than the number of stator disks, with the number of windings on each stator disk equal to twice the number of phases (m) of the generator, and the windings are installed in pairs on closed magnetic systems, shifted around the circumference by an angle of 360 ° / m, while the permanent magnets are installed in direction in concentric circles through the rotor disks in pairs with different directions of polarity in an amount equal to twice the number of pairs of winding poles, and the rotor disks are rigidly mounted on the shaft, and the stator disks having openings for free passage of the shaft are rigidly attached to a fixed housing having bearing Shields for mounting bearings for shaft rotation.

Description

Область техники, к которой относится полезная модель.The technical field to which the utility model belongs.

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к электрическим машинам, и касается усовершенствования конструкции синхронных генераторов торцевого типа, которые могут быть использованы для получения электрической энергии.The utility model relates to electrical engineering, namely to electrical machines, and relates to the improvement of the design of synchronous end-face generators that can be used to produce electrical energy.

Уровень техники.The level of technology.

Известна электрическая машина с дисковым ротором [1] (аналог), содержащая размещенный на основании корпуса статор в составе нескольких статорных электромагнитных систем с постоянно намагниченными магнитопроводами, а также закрепленный на оси дисковый ротор с размещенными на нем с постоянным угловым шагом магнитными элементами у которых межцентровое расстояние между полюсами статорных электромагнитных систем равно межцентровому расстоянию полюсов магнитных элементов ротора, которые попарно соединены введенными в устройство магнитными перемычками.A known electric machine with a disk rotor [1] (analog), containing a stator located on the base of the housing as a part of several stator electromagnetic systems with constantly magnetized magnetic circuits, as well as a disk rotor mounted on the axis with magnetic elements placed on it with a constant angular pitch with intercenter the distance between the poles of the stator electromagnetic systems is equal to the center-to-center distance of the poles of the magnetic elements of the rotor, which are connected in pairs by the magnetic E webs.

К недостаткам упомянутого устройства относятся:The disadvantages of the above devices include:

1. Невозможность при такой конструкции выполнить многофазный генератор промышленной частоты при стандартных частотах вращения 1500-3000 об/мин.1. The inability with this design to perform a multiphase industrial frequency generator at standard speeds of 1500-3000 rpm

2. Высокая материалоемкость конструкции и технологически сложность обеспечения свободного вращения ротора в воздушных зазорах статорных ЭМС из-за высоких сил магнитного притяжения намагниченных секторов ротора к полюсам статорных ЭМС.2. High material consumption of the structure and the technological complexity of ensuring free rotation of the rotor in the air gaps of the stator EMC due to the high forces of magnetic attraction of the magnetized sectors of the rotor to the poles of the stator EMC.

Наиболее близким по совокупности признаков (прототипом) является торцевой синхронный электрогенератор с возбуждением от постоянных магнитов [2], содержащий корпус, элементы электромагнитной системы, выполненные в виде дисков, на дисках роторов закреплены постоянные магниты, а на дисках статоров катушки, образующие его обмотку.The closest in combination of features (prototype) is an end-face synchronous generator with excitation from permanent magnets [2], containing a housing, elements of the electromagnetic system made in the form of disks, permanent magnets are fixed on the disks of the rotors, and coils forming its winding on the disks of the stators.

1. Недостаточная удельная мощность.1. Insufficient power density.

2. Повышенный расход электротехнической стали на роторах.2. The increased consumption of electrical steel on the rotors.

Раскрытие полезной модели.Disclosure of a utility model.

В основу полезной модели поставлена задача усовершенствования конструкции генератора с целью повышения удельной мощности.The utility model is based on the task of improving the design of the generator in order to increase specific power.

Это достигается с помощью того, что число роторных дисков на единицу больше числа статорных дисков, с количеством обмоток на каждом статорном диске равным удвоенному числу фаз (m) генератора, причем обмотки установлены попарно на замкнутых магнитных системах, сдвинутых по окружности на угол 360°/m, при этом постоянные магниты установлены в осевом направлении по концентрическим окружностям сквозь роторные диски попарно с разным направлением полярности в количестве равном удвоенному числу пар полюсов обмотки, причем роторные диски жестко насажены на вал, а статорные диски, имеющие отверстия для свободного прохождения вала, жестко крепятся к неподвижному корпусу, имеющего подшипниковые щиты для установки подшипников, обеспечивающих вращение вала.This is achieved by the fact that the number of rotor disks is one greater than the number of stator disks, with the number of windings on each stator disk equal to twice the number of phases (m) of the generator, and the windings are installed in pairs on closed magnetic systems, 360 ° circumferentially shifted / m, while the permanent magnets are mounted axially along concentric circles through the rotor disks in pairs with different directions of polarity in an amount equal to twice the number of pairs of winding poles, and the rotor disks are rigidly sazheny on the shaft and stator discs with holes for the free passage of the shaft is rigidly mounted to a stationary housing having end shields for setting bearings, ensuring rotation of the shaft.

Краткое описание чертежей.A brief description of the drawings.

Техническая сущность устройства поясняется на фиг. 1, 2, 3 на примере трехфазного двухполюсного синхронного генератора с двумя статорными дисками и с тремя роторными дисками. На фиг. 1 показан продольный разрез генератора. На фиг. 2 показан вид по А-А на статорный диск. На фиг. 3 показан вид по Б-Б на роторный диск. Корпус 1 является основной конструкционной деталью, к нему крепятся подшипниковые щиты 8 с подшипниками и статорные диски 2. Число роторных дисков 3, выполненных из немагнитного материала, равно трем, на единицу больше числа статорных дисков, с количеством обмоток 4 на каждом статорном диске равным удвоенному числу фаз генератора. Обмотки установлены попарно на замкнутых магнитных системах 5, сдвинутых по окружности на угол 120°. Постоянные магниты 6 на роторных дисках установлены в осевом направлении по концентрическим окружностям сквозь роторные диски попарно с разным направлением полярности. Количество постоянных магнитов равно удвоенному числу пар полюсов обмотки. Роторные диски жестко насажены на вал 7, а статорные диски, имеют отверстия для свободного прохождения вала. Ферромагнитные проставки 9 между замкнутыми магнитными системами, необходимы для предотвращения эффекта "залипания" постоянных магнитов роторов. Магнитопроводы 10 служат для замыкания магнитной системы на крайних роторных дисках. Пунктирными линиями со стрелками показаны пути замыкания магнитных потоков.The technical nature of the device is illustrated in FIG. 1, 2, 3 by the example of a three-phase bipolar synchronous generator with two stator disks and with three rotor disks. In FIG. 1 shows a longitudinal section through a generator. In FIG. 2 shows a view along AA of the stator disk. In FIG. 3 shows a view of BB on the rotor disk. Housing 1 is the main structural part, bearing shields 8 with bearings and stator disks 2 are attached to it. The number of rotor disks 3 made of non-magnetic material is three, one more than the number of stator disks, with the number of windings 4 on each stator disk equal to twice the number of phases of the generator. The windings are mounted in pairs on closed magnetic systems 5 shifted around the circumference by an angle of 120 °. Permanent magnets 6 on the rotor disks are mounted axially along concentric circles through the rotor disks in pairs with different directions of polarity. The number of permanent magnets is equal to twice the number of pairs of poles of the winding. Rotor disks are rigidly mounted on shaft 7, and stator disks have openings for free passage of the shaft. Ferromagnetic spacers 9 between closed magnetic systems are necessary to prevent the effect of "sticking" of the permanent magnets of the rotors. Magnetic cores 10 are used to close the magnetic system on the extreme rotor disks. The dashed lines with arrows show the paths of magnetic flux closure.

Осуществление полезной модели.Implementation of a utility model.

Работа технического устройства поясняется на фиг. 1, 2, 3. Размещение удвоенного числа статорных обмоток на замкнутых магнитных системах, установленных в торцевых плоскостях в количестве равном числу фаз, а также удвоенного числа постоянных магнитов на роторных дисках, обеспечивает повышение удельной мощности генератора. Отсутствие "пассивных" частей магнитопровода 10 для замыкания магнитной системы на всех роторных дисках кроме крайних дисков обеспечивает уменьшение расхода электротехнической стали, что также способствует повышению удельной мощности генератора.The operation of the technical device is illustrated in FIG. 1, 2, 3. Placing a double number of stator windings on closed magnetic systems installed in end planes in an amount equal to the number of phases, as well as double the number of permanent magnets on rotor disks, increases the specific power of the generator. The absence of "passive" parts of the magnetic circuit 10 for closing the magnetic system on all rotor disks except the extreme disks reduces the consumption of electrical steel, which also contributes to an increase in the specific power of the generator.

При вращении вала генератора 7 приводным двигателем вращаются роторные диски 3 с постоянными магнитами 6. Магнитные потоки, создаваемые постоянными магнитами, выходят из северных полюсов, затем через воздушные зазоры пронизывают торцевые части одной из обмоток 4 каждой фазы статорных дисков 2, проходят по замкнутым магнитным системам 5 фазы. Затем снова пронизывают торцевые части второй обмотки каждой фазы, проходят через воздушные зазоры и входят в южные полюса постоянных магнитов другого яруса роторных дисков. Выходящие магнитные потоки из северных полюсов постоянных магнитов, аналогично вышесказанному, снова дважды пронизывают воздушный зазор и торцевые части обмоток, образуя замкнутый контур.When the generator shaft 7 is driven by a drive motor, the rotor disks 3 with permanent magnets rotate 6. The magnetic flux generated by the permanent magnets leaves the north poles, then the end parts of one of the windings 4 of each phase of the stator disks 2 penetrate through the air gaps and pass through closed magnetic systems 5 phases. Then, the end parts of the second winding of each phase are pierced again, pass through the air gaps and enter the south poles of the permanent magnets of the other tier of the rotor discs. The outgoing magnetic fluxes from the north poles of the permanent magnets, similarly to the above, again twice penetrate the air gap and the end parts of the windings, forming a closed loop.

Магнитные потоки, пересекая витки обмоток, индуктируют в них ЭДС. Части обмоток каждой фазы соединены последовательно таким образом, чтобы их ЭДС складывались. За счет того, что замкнутые магнитные системы с обмотками, сдвинуты по окружности на угол 120° градусов образовывается трехфазная система ЭДС. При замыкании обмоток на соответствующую нагрузку на зажимах генератора создается трехфазная система напряжений и по обмоткам протекает трехфазная система токов.Magnetic fluxes crossing the coils of the windings induce an EMF in them. The parts of the windings of each phase are connected in series so that their EMF develops. Due to the fact that closed magnetic systems with windings are shifted around the circumference by an angle of 120 ° degrees, a three-phase EMF system is formed. When the windings are closed to the corresponding load, a three-phase voltage system is created at the generator terminals and a three-phase current system flows through the windings.

Достоинством торцевого синхронного генератора предложенной конструкции является повышенная удельная мощность.The advantage of the end synchronous generator of the proposed design is the increased specific power.

Литература:Literature:

1. Электрическая машина с дисковым ротором, патент RU 2505910 С2, авторы: Ахметов Бахытжан Сражатдинович (KZ), Харитонов Петр Тихонович (RU), Чеботарь Антон Евгеньевич (RU).1. Electric machine with a disk rotor, patent RU 2505910 C2, authors: Akhmetov Bakhytzhan Srazhatdinovich (KZ), Kharitonov Petr Tikhonovich (RU), Chebotar Anton Evgenievich (RU).

2. Торцевой синхронный электрогенератор с возбуждением от постоянных магнитов патент RU 54471, авторы: Шишкин Валерий Павлович (RU),Трофимов Александр Владимирович (RU), Яблоков Владимир Петрович (RU).2. End-face synchronous electric generator with excitation from permanent magnets patent RU 54471, authors: Shishkin Valery Pavlovich (RU), Trofimov Alexander Vladimirovich (RU), Yablokov Vladimir Petrovich (RU).

Claims

An end-face synchronous generator containing a housing, elements of the electromagnetic system made in the form of disks, permanent magnets are fixed on the disks of the rotors, and coils forming its winding on the disks of the stators of the coils, characterized in that the number of rotor disks is one more than the number of stator disks, with the number of windings on each stator disk, equal to twice the number of phases (m) of the generator, and the windings are installed in pairs on closed magnetic systems shifted around the circumference by an angle of 360 ° / m, while the permanent magnets are installed in direction in concentric circles through the rotor disks in pairs with different directions of polarity in an amount equal to twice the number of pairs of winding poles, and the rotor disks are rigidly mounted on the shaft, and the stator disks having openings for free passage of the shaft are rigidly attached to a fixed housing having bearing Shields for mounting bearings for shaft rotation.