RU194580U1 - Генератор переменного тока - Google Patents

Abstract

Генератор переменного тока содержит корпус, состоящий из двух скрепленных между собой полукорпусов (1) и (2), в торцах которых выполнены вентиляционные отверстия 8 и установлены подшипники (12), (13). Внутри корпуса установлен статор (3), состоящий из кольцевого сердечника (10), в пазах которого уложены витки статорной обмотки (11). На подшипниках (12), (13) установлен вал (4) ротора, на шлицевой части которого со стороны шкива (14) последовательно размещены крыльчатка (6) охлаждения правая, ротор (5), состоящий из стальных полюсных корончатых наконечников (15) и (16), между которыми расположены обмотка (17) возбуждения и распорная втулка-магнитопровод (18), крыльчатка (6) охлаждения левая. Для привода ротора на передней части вала (4) ротора предусмотрены распорная втулка (22), фиксирующая от проворота сегментная шпонка (23) и шкив (14) ременного привода. На задней части вала (4) ротора установлена обойма (27), на которой размещен контактный подшипниковый узел, состоящий из контактных закрытых подшипников (28), (32) качения с напрессованными на наружном кольце контактными обоймами (29), (33) соответственно, контактных колец (30) и (34), связанных с подшипниками качения и соединенных с проводами обмотки (17) возбуждения ротора. На полукорпусе (1) установлена изоляционная крышка (38), в отверстиях которой расположены клеммные элементы (39) и (40), соединенные с контактными обоймами (29) и (33). Предлагаемой полезной моделью решается задача создания простой конструкции генератора переменного тока с высокими характеристиками по эксплуатационной надежности. 1 ил.

Description

Полезная модель относится к электротехнике и касается особенностей выполнения электрических машин или генераторных установок, обеспечивающих выработку электроэнергии для питания бортовой сети автомобиля.

Известна конструкция генератора переменного тока, содержащая магнитопровод статора с якорной обмоткой, подшипниковые щиты, ротор с полюсной системой и обмоткой возбуждения и выпрямительные блоки, совмещенные один с другим и закрепленные к подшипниковому щиту, кроме того блоки содержат шины отрицательной и положительной полярностей (см. патент РФ №2025025, МПК Н02К 5/00, Н02К 19/00, опубл. 15.12.1994).

Также известен генератор переменного тока, содержащий корпус с обмоткой статора, установленный на валу в подшипниковых узлах якорь, элемент привода и щеточные узлы, расположенные соосно валу якоря таким образом, что пятно контакта размещено перпендикулярно и соосно валу якоря, при этом подвижная щетка является подвижной вдоль оси и подпружинена упругим элементом к неподвижной щетке (см. патент РФ №2050670, МПК Н02К 13/00, опубл. 20.12.1995).

Улучшение компоновочных решений щеточного узла приводит к снижению трения в зоне контакта, но все же применение контактного щеточного узла не позволяет получить необходимые характеристики генератора по надежности.

Кроме того, известен генератор, содержащий статор, ротор, подшипниковые щиты, выпрямительное устройство, а также контактные кольца и щеточный узел, размещенные в изолированной от других деталей и узлов полости, образованной подшипниковым щитом, кожухом автономного подвода воздуха, корпусом щеточного узла и по крайней мере одним кольцевым буртом (см. патент РФ №2121208, МПК Н02К 5/14, Н02К 19/16, опубл. 27.10.1998).

Данное техническое решение также не обеспечивает достаточной надежности конструкции из-за применения графитовых изнашиваемых щеток, радиально расположенных относительно контактных колец.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является электрическая машина, содержащая статор, имеющий обмотку статора, корпус для размещения статора, ротор, установленный с возможностью вращения, и воздушный зазор, имеющий цилиндрическую конфигурацию, множество распределенных по окружности радиальных каналов охлаждающего газа, множество отверстий в корпусе для направления охлаждающего газа к обмотке статора, нагнетающий вентилятор (см. патент РФ №2410818, МПК Н02К 1/20, Н02К 5/20, Н02К 9/06, опубл. 27.01.2011).

Множество выполненных каналов и отверстий улучшают охлаждение, но чрезмерно усложняют конструкцию, а значит, снижают надежность электрической машины в целом. Магнитные осевые и радиальные подшипники призваны обеспечить работоспособность механизма при высоких скоростях вращения, но для электрических машин со скоростью вращения ротора ниже 5000 мин^-1 нецелесообразно усложнение конструкции применением магнитных подшипников.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является повышение эксплуатационной надежности генератора переменного тока.

Для решения поставленной задачи генератор переменного тока, содержащий статор, размещенный в корпусе, в торцах которого выполнены отверстия и установлены подшипники, ротор, расположенный на валу с возможностью вращения, крыльчатки, размещенные с обеих сторон ротора, дополнительно содержит подшипниковый узел, состоящий из закрытых подшипников качения, выполненных с набивкой токопроводящей смазкой, изоляционную крышку, установленную на корпусе со стороны подшипникового узла, при этом крыльчатки установлены на валу внутри корпуса.

Совокупность отличительных признаков, заключающаяся в том, что генератор переменного тока дополнительно содержит подшипниковый узел, состоящий из закрытых подшипников качения, выполненных с набивкой токопроводящей смазкой, и изоляционную крышку, установленную на корпусе со стороны подшипникового узла, а крыльчатки установлены на валу внутри корпуса, позволяет повысить эксплуатационную надежность генератора переменного тока и тем самым снизить объемы технического обслуживания и затраты на ремонт.

В результате поиска, проведенного по патентной и другой научно-технической литературе, аналога, совпадающего с заявляемым техническим решением по всей совокупности существенных признаков, обнаружено не было.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежом, на котором изображен генератор переменного тока в поперечном разрезе.

Генератор переменного тока (или по-другому электрическая машина) содержит корпус, состоящий из двух скрепленных между собой полукорпусов 1 и 2, внутри которых размещены статор 3, и установленные на валу 4 ротор 5, крыльчатки 6 охлаждения.

Полукорпусы 1, 2 соединены между собой болтами 7, а в торцах выполнены отверстия 8 для прохода охлаждающего воздуха. Кроме того, полукорпус 2 имеет монтажные проушины 9 для крепления генератора к источнику механической энергии.

Статор 3, состоящий из кольцевого сердечника 10, в пазах которого уложены витки статорной обмотки 11, установлен внутри корпуса генератора, и зафиксирован от проворота относительно полукорпусов 1 и 2. Для исполнения трехфазного генератора в статорной обмотке 11 применено три катушки, которые могут быть соединены звездой. Выводные провода статорной обмотки 11 закреплены на изолированных клеммах (не показано), установленных на полукорпусе 1.

Вал 4 ротора размещен внутри корпуса на подшипниках 12 и 13, установленных в торцевых отверстиях полукорпусов 1 и 2. На шлицевой части вала 4 со стороны шкива 14 ременного привода последовательно расположены крыльчатка 6 охлаждения правая, ротор 5, состоящий из стальных полюсных корончатых наконечников 15 и 16, между которыми расположены обмотка 17 возбуждения и распорная втулка-магнитопровод 18 полюсных наконечников, крыльчатка 6 охлаждения левая. Полюсные корончатые наконечники 15 и 16 образованы шестью клювовидными выступами, обращенными навстречу друг другу. Провода обмотки 17 возбуждения проложены и зафиксированы в соответствующих канавках полюсного корончатого наконечника 16 и вала 4 ротора. На валу 4 ротора предусмотрены распорные втулки 19 и 20, напрессованные на подшипники 12 и 13 соответственно. Подсобранный вал 4 ротора зафиксирован от осевого перемещения в полукорпусе 2 при помощи стопорного кольца 21. Для привода ротора 5 на соответствующем конце вала 4 (передняя его часть) предусмотрены распорная втулка 22, фиксирующая от проворота сегментная шпонка 23, шкив 14 ременного привода, закрепленный на валу 4 ротора гайкой 24 через плоскую и пружинную шайбы 25, 26 соответственно.

На задней части вала 4 ротора установлена обойма 27, выполненная из изоляционного материала с расположенными в одной плоскости ее торцевыми пазами с канавками вала 4 ротора, и имеющая по внутреннему диаметру небольшие выступы, предусмотренные для соединения с канавками вала 4 ротора и препятствующие ее провороту при сборке. На обойме 27 установлен контактный подшипниковый узел, в состав которого последовательно входят: контактный закрытый подшипник 28 качения с набивкой электропроводящей смазкой внутри и напрессованной контактной обоймой 29 на наружном его кольце; связанное с подшипником 28 качения контактное кольцо 30, соединенное с одним из проводов обмотки 17 возбуждения ротора; изоляционная шайба 31; контактный закрытый подшипник 32 качения с набивкой электропроводящей смазкой внутри и напрессованной контактной обоймой 33 на наружном его кольце; связанное с подшипником 32 качения контактное кольцо 34, соединенное с другим проводом обмотки 17 возбуждения ротора; изоляционная шайба 35, прижимаемая шайбой 36 при затяжке фиксирующих гаек 37 на валу 4 ротора. Для укладки проводов обмотки 17 вал 4 ротора имеет осевое окно в районе контактного подшипникового узла.

На полукорпусе 1 установлена изоляционная крышка 38, в отверстиях которой расположены клеммные элементы 39 и 40, соединенные с контактными обоймами 29 и 33. Изоляционная крышка 38 закреплена к полукорпусу 1 резьбовыми соединениями 41.

Генератор переменного тока работает следующим образом. При подаче через клеммные элементы 39, 40 постоянного электрического тока по проводам к обмотке 17 возбуждения ротора, на валу 4 ротора происходит образование постоянного магнита. При вращении вала 4 ротора от источника механической энергии происходит вращение и полюсных наконечников 15, 16, находящихся в непосредственной близости к зубцам статора 3, вызывая в них появление переменного магнитного поля. Вследствие этого возникает электромагнитная индукция, которая приводит к появлению переменного электрического тока в обмотке 11 статора.

В процессе работы генератора происходит нагрев обмоток 11, 17 статора и ротора соответственно. При вращении вала 4 ротора, размещенные на нем крыльчатки 6 охлаждения создают движение воздуха, проходящего через окна 8 в полукорпусах 1 и 2, охлаждая обмотки 11 и 17.

Получаемый переменный ток в обмотке 11 статора подается на вход в выпрямитель, который может быть выполнен в виде отдельного блока (не показан) на диодах (обычно их используют шесть штук - по два на каждую катушку обмотки статора). Выпрямитель такой конструкции можно установить на полукорпусе 1 генератора. Регулятор напряжения (не показан) в виде блока на дискретных элементах или на микросхемах, обеспечивающий постоянство установленного напряжения в бортовой сети, также может быть установлен на полукорпусе 1.

Отсутствие трущихся контактных поверхностей в электрической цепи обмотки 17 возбуждения ротора за счет применения подшипников качения с набивкой токопроводящей смазкой для передачи электрического тока на вращающуюся часть генератора позволяет повысить его эксплуатационную надежность.

Заявляемое техническое решение позволяет создать генератор переменного тока надежной конструкции, способной выдерживать длительную работу без ремонта и технического обслуживания, повышая тем самым потребительские качества автомобиля.

Генератор переменного тока предлагаемой конструкции соответствует условию промышленной применимости и может быть изготовлен на стандартном оборудовании с применением ранее освоенных технологий.

Claims (1)

1. Генератор переменного тока, содержащий статор, размещенный в корпусе, в торцах которого выполнены отверстия и установлены подшипники, ротор, расположенный на валу с возможностью вращения, крыльчатки, размещенные с обеих сторон ротора, отличающийся тем, что дополнительно содержит подшипниковый узел, состоящий из закрытых подшипников качения, выполненных с набивкой токопроводящей смазкой, изоляционную крышку, установленную на корпусе со стороны подшипникового узла, при этом крыльчатки установлены на валу внутри корпуса.

Images