RU2079952C1 - Electrical machine - Google Patents
Electrical machine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2079952C1 RU2079952C1 SU5046841A RU2079952C1 RU 2079952 C1 RU2079952 C1 RU 2079952C1 SU 5046841 A SU5046841 A SU 5046841A RU 2079952 C1 RU2079952 C1 RU 2079952C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inductor
- plates
- magnetic
- ferromagnetic
- stators
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электромашиностроения, в частности к двухякорным электрическим машинам переменного или постоянно-переменного тока, применяемых в качестве электропривода повышенной надежности, а также могут быть использованы в качестве генераторов переменного тока или преобразователей рода тока. The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to two-anchor electric machines of alternating or constant-alternating current, used as an electric drive of high reliability, and can also be used as alternators or current transducers.
Известна двухякорная электрическая машина переменно-постоянного тока, используемая в качестве электрогенератора, например серия синхронных генераторов типа МСК-2 по ТУ 16-512.448-78. Known two-anchor AC-DC electric machine used as an electric generator, for example, a series of synchronous generators of the type MSK-2 according to TU 16-512.448-78.
Наиболее близким к изобретению является электрическая машина МСК-2 5500
1500 упомянутого типа. В указанной электрической машине по длине корпуса установлены два независимых магнитопроводов статора с обмотками якорей переменного тока. Два независимых индуктор с обмотками возбуждения постоянного тока установлены на едином валу ротора. Ротор установлен на подшипниках скольжения.Closest to the invention is an electric machine MSK-2 5500
1500 of the mentioned type. In the specified electric machine, two independent stator magnetic circuits with windings of AC anchors are installed along the length of the housing. Two independent inductor with DC excitation windings are mounted on a single rotor shaft. The rotor is mounted on plain bearings.
Недостатками известных электрических машин являются большая масса и габариты, а также повышение потери из-за наличия двух индукторов с двумя обмотками возбуждения. The disadvantages of the known electric machines are the large mass and dimensions, as well as the increase in loss due to the presence of two inductors with two field windings.
Целью изобретения являются: уменьшение массы и габаритов, расширение диапазона функционального применения машины. The aim of the invention are: reducing weight and dimensions, expanding the range of functional use of the machine.
Указанная цель достигается тем, что в электрической машине переменного тока, содержащей два статора с якорными обмотками, индуктор, закрепленный на валу, установленном в подшипниковых опорах, статоры с якорными обмотками установлены коаксиально, индуктор выполнен в виде полого проводящего немагнитного цилиндра, размещенного между указанными статорами и разделенного с одного торца на длине магнитопроводов статоров на изолированные части, число которых равно числу полюсов статоров, электрически и механически соединенного с якорем униполярного возбудителя, магнитопровод внешнего статора выполнен в виде полого цилиндра с установленными по торцам дисками, снабженными с внутренних сторон радиальными пазами с установленными в них пластинами клинообразного поперечного сечения из прессованного ферромагнитного порошка, снабженного поверхностным слоем изоляции, якорная обмотка данного магнитопровода выполнена в виде плоских катушек, размещенных между пластинами, внутреннее пространство катушек заполнено другими прессованными ферромагнитными пластинами, магнитопровод внутреннего статора выполнен в виде стержня с установленными на нем двумя торцевыми дисками, снабженными на внутренних торцах пазами с установленными в них прессованными ферромагнитными пластинами клинообразного сечения, обмотка якоря внутреннего статора выполнена из плоских катушек, размещенных между пластинами, внутреннее пространство катушек заполнено другими прессованными ферромагнитными пластинами, плоские катушки якорных обмоток статоров соединены между собой по типу многофазных якорных обмоток; кроме того, ферромагнитные клинообразные пластины со сторон, обращенных к индуктору, за плоскими катушками, снабжены в поперечном сечении расширениями (заплечиками). This goal is achieved by the fact that in an electric AC machine containing two stators with anchor windings, an inductor mounted on a shaft mounted in bearing bearings, stators with anchor windings are installed coaxially, the inductor is made in the form of a hollow conductive non-magnetic cylinder located between these stators and divided from one end along the length of the stator cores into insulated parts, the number of which is equal to the number of poles of the stators, electrically and mechanically connected to the armature of the polar exciter, the magnetic circuit of the external stator is made in the form of a hollow cylinder with disks installed at the ends, provided with radial grooves on the inner sides and wedge-shaped cross-section plates installed in them from pressed ferromagnetic powder equipped with a surface insulation layer, the anchor winding of this magnetic circuit is made in the form of flat coils placed between the plates, the inner space of the coils is filled with other pressed ferromagnetic plates, magnetic the inner stator is made in the form of a rod with two end disks installed on it, provided with grooves on the inner ends with pressed wedge-shaped ferromagnetic plates installed in them, the winding of the armature of the inner stator is made of flat coils placed between the plates, the inner space of the coils is filled with other pressed ferromagnetic plates, flat coils of the anchor windings of the stators are interconnected by the type of multiphase anchor windings; in addition, the ferromagnetic wedge-shaped plates from the sides facing the inductor, behind the flat coils, are provided in cross section with extensions (shoulders).
Кроме того, ферромагнитные пластины, торцевые диски и полый цилиндр снабжены каналами для циркуляции охлаждающей жидкости. In addition, ferromagnetic plates, end disks, and a hollow cylinder are provided with channels for circulating coolant.
Дополнительно полый цилиндр индуктора снабжен вдоль разделяющих изоляционных прокладок магнитными вставками шириной, равной ширине большого зубца неявнополюсных синхронных машин. Additionally, the hollow cylinder of the inductor is equipped with magnetic inserts along the separating insulating gaskets with a width equal to the width of a large tooth of synchronous synchronous machines.
Согласно данному изобретению, пустоты между ферромагнитными пластинами, дисками и катушками заполнены ферромагнитным порошком. According to this invention, the voids between the ferromagnetic plates, disks and coils are filled with ferromagnetic powder.
Отличие заявленного изобретения состоит и в том, что в стержне внутреннего статора выполнено отверстие с размещенным в нем валом с подшипниковыми опорами, снабженными диском для закрепления индуктора на валу. The difference of the claimed invention lies in the fact that a hole is made in the shaft of the internal stator with a shaft placed in it with bearing bearings equipped with a disk for fixing the inductor to the shaft.
Кроме того, электрическая машина снабжена стабилизирующей магнитной опорой с дисковым индуктором и кольцевым магнитопроводом с кольцевой катушкой возбуждения, расположенной в П-образной кольцевой полости, смежные радиальные плоскости магнитопровода в кольцевой полости снабжены кольцевыми выступами и впадинами, а дисковый индуктор размещен внутри кольцевой полости и снабжен на его торцах кольцевыми выступами и впадинами, согласующимися с выступами и впадинами радиальных плоскостей магнитопровода. In addition, the electric machine is equipped with a stabilizing magnetic support with a disk inductor and an annular magnetic circuit with an annular excitation coil located in a U-shaped annular cavity, adjacent radial planes of the magnetic circuit in the annular cavity are provided with annular protrusions and depressions, and the disk inductor is located inside the annular cavity and is equipped with at its ends, annular protrusions and depressions, consistent with the protrusions and depressions of the radial planes of the magnetic circuit.
На фиг. 1 изображено устройство двухякорной электрической машины, продольное сечение; на фиг. 2 сечение А-А; на фиг. 3 торцевые диски внешнего статора; на фиг. 4 сечение B-B торцевых дисков; на фиг. 5 сечение C-C. In FIG. 1 shows a device of a two-anchor electric machine, a longitudinal section; in FIG. 2 section AA; in FIG. 3 end disks of the external stator; in FIG. 4 section B-B end disks; in FIG. 5 section C-C.
Электрическая машина содержит внешний статор 1 (фиг. 1), включающий полый цилиндр 2, торцевые диски 3 и 3' с пазами 4 (фиг. 3 и 4), с ферромагнитными пластинами 5 клинообразного сечения (фиг. 2), плоские катушки 6 обмотки внешнего якоря, другие (прямоугольные) ферромагнитные пластины 7, выводные клеммы 8, кольцевой магнитопровод 9 магнитной опоры с кольцевой обмоткой возбуждения 10 и П-образной кольцевой полостью 11; внутренний статор 12, включающий стержень 13 с установленными на нем дисками 14 и 14' с пазами, аналогичными дискам внешнего статора 1 и установленными в них ферромагнитными пластинами 15 (фиг. 2) клинообразного сечения. Плоские катушки 16 обмотки внутреннего якоря размещены клинообразными ферромагнитными пластинами 15 (фиг. 2). Внутреннее пространство катушке 16 заполнено другими (прямоугольными) ферромагнитными пластинами 17. На торце диска 14' (фиг. 1) установлен униполярный возбудитель 18, на другом торце 14 размещены выводные клеммы 19. Внутри центрального отверстия 20 внутреннего статора 12 (фиг. 1 и 2) установлен вал 21 с диском 22 на подшипниковых опорах 23. На диске 22 установлен полый цилиндр индуктора 24, свободный его торец снабжен диском 25 стабилизирующей магнитной опоры. The electric machine contains an external stator 1 (Fig. 1), including a
В кольцевом магнитопроводе 9 (фиг. 1) стабилизирующей магнитной опоры смежные радиальные плоскости снабжены кольцевыми выступами и впадинами 26. Диск 25 магнитной опоры снабжен на обоих торцах кольцевыми выступами и впадинами 27, согласующимися с кольцевыми выступами и впадинами 26 магнитопровода 9. Клинообразные ферромагнитные пластины 5 (фиг. 2) снабжены расширениями (заплечиками) 28, удерживающими катушки 6 и уменьшающими эффект зубчатости статора. Клинообразные пластины 5, полый цилиндр 2 внешнего статора и торцевые диски снабжены каналами 29 и 30 для циркуляции охлаждающей жидкости (фиг. 2). In the annular magnetic circuit 9 (Fig. 1) of the stabilizing magnetic support, adjacent radial planes are provided with annular protrusions and depressions 26. The disk 25 of the magnetic support is provided at both ends with annular protrusions and depressions 27, which are consistent with the annular protrusions and depressions 26 of the magnetic circuit 9. Wedge-shaped ferromagnetic plates 5 (Fig. 2) are provided with extensions (shoulders) 28 holding the
Полый высокопроводящий немагнитный (из алюминиевого сплава) цилиндр 24 индуктора (фиг. 1 и 2) разделен по длине магнитопроводов статоров 1 и 12 от торца униполярного возбудителя 18 изоляционными прокладками 31 (фиг. 2) числом, равным числу полюсов синхронной машины. На этой же длине вдоль разделяющих изоляционных прокладок 31 (фиг. 2) полый цилиндр 24 снабжен магнитными вставками 32 шириной, равной ширине большого зубца неявнополюсных синхронных машин (примерно (0,2 0,4))
Униполярный возбудитель 18 (фиг. 1), сечение C-C (фиг. 5) состоит из герметичной кольцевой камеры 34 с размещенными в ней ферромагнитными кольцами 35, установленными с возможностью свободного вращения, с пазами 36, заполненными немагнитными высокопроводящим материалом (медью) 37, замкнутыми по торцам короткозамыкающими кольцами 38, снабженными жидкометаллическими контактами, соединенными с соответствующими полярностями индуктора 24. Пазы 36 (фиг. 5) обращены к цилиндрической поверхности ферромагнитного диска 39, снабженного пазами 40 с числом, равным числу пазов другого ферромагнитного кольца 35, и униполярной обмоткой возбуждения 41 (фиг. 1).The hollow highly conductive non-magnetic (aluminum alloy) inductor cylinder 24 (Figs. 1 and 2) is divided along the length of the stator cores 1 and 12 from the end of the unipolar exciter 18 by insulating spacers 31 (Fig. 2) by a number equal to the number of poles of the synchronous machine. At the same length along the separating insulating gaskets 31 (Fig. 2), the
Unipolar pathogen 18 (Fig. 1), section CC (Fig. 5) consists of a sealed
Для обеспечения монолитности статоров 1 и 12 пустоты между ферромагнитными пластинами 5, 7, 15 и 17, цилиндром 2, дисками 3, 3', 14 и 14' (фиг. 1 и 2) заполняются ферромагнитным порошком 33, пропитанным клеем. Все ферромагнитные пластины выполняются прессованными из ферромагнитного порошка, зерна которого снабжены поверхностной изоляцией по известной технологии порошковой металлургии (см. например, в книге А.И. Яковлева "Электрические машины с уменьшенной материалоемкостью", Москва, Энергоатомиздат, 1989). To ensure the solidity of stators 1 and 12, voids between
Катушки 6 внешнего статора и 16 внутреннего статора соединяются между собой по типу многофазных якорных обмоток машин переменного тока (фиг. 1 и 2). The
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
При вращении вала 21 первичным двигателем (турбиной) индуктор 24 придет во вращение с частотой, близкой к синхронной частоте вращения электромагнитного поля в воздушном зазоре электрической машины. При подаче возбуждения в униполярную катушку 41 в униполярном возбудителе 18 возникает униполярный магнитный поток, основной путь замыкания которого проходит по зубцам ферромагнитного диска 39, зубцам ферромагнитного кольца 38 (фиг. 1 и 5). Между зубцами ферромагнитного диска 39 и ферромагнитного кольца 38 возникает магнитная сила, удерживающая ферромагнитное кольцо 38 неподвижным относительно ферромагнитного диска 39. Под действием униполярного магнитного потока на короткозамыкающих кольцах 38 (фиг. 1) и их жидкометаллических контактах наведется униполярная ЭДС. Под действием этой ЭДС по замкнутой цепи, образованной индуктором 24 и униполярным возбудителем 18, потечет постоянный ток и в индукторе 24 возбудится магнитный поток. При этом индуктор 24 втянется в синхронизм с электромагнитным полем обмоток якорей 6 и 16 электрической машины. Получение заданного значения тока возбуждения индуктора 24 достигается регулированием величины тока возбуждения в униполярной катушке 41 (фиг. 1). При этом при подаче тока в обмотку возбуждения униполярного возбудителя 18 по разделенным изоляцией 31 частям полого цилиндра 24 потечет постоянный ток, который создает магнитное поле с числом полюсов, равным числу изоляционных прокладок 31. Вращающееся магнитное поле индуктора 24 замыкается через полый цилиндр 24 по магнитному пути, образованному клинообразными пластинами 5, прямоугольными ферромагнитными пластинами 7, клинообразными пластинами 15, прямоугольными пластинами 17. При этом активной частью катушек 6 и 16 могут быть не только стороны катушек, расположенные на поверхности расточек статоров 1 и 12, но и их торцевые части (фиг. 1). Вращающее магнитное поле индуктора 24 наводит ЭДС в катушках 6 и 16, схема соединения которых подобна трехфазным якорным обмоткам. На клеммах 8 и 19 (фиг. 1) наведется напряжение трехфазного тока, величина которого регулируется током возбуждения униполярного возбудителя. When the
Если полый цилиндр выполнен из немагнитного высокопроводящего материала, то ток примерно равномерно распределен вдоль полюсной дуги индуктора 24. В этом случае обмоточный коэффициент индуктора В то же время, в неявнополюсных синхронных машинах величина обмоточного коэффициента обмотки возбуждения составляет от =0,78 до =0,86 и регулируется за счет ширины большого зубца, вокруг которого укладываются концентрические катушки обмотки возбуждения. Для увеличения обмоточного коэффициента индуктора по предлагаемому изобретению необходимо в зоне изоляционных прокладок 31 (фиг. 2) ввести магнитные вставки 32 с шириной, равной ширине больших зубцов неявнополюсных синхронных машин. Электрическое сопротивление стали примерно в 10 раз выше, чем у меди, и в 5 раз выше, чем у алюминия. В этом случае низко снизится величина тока, проходящего на участках магнитных вставок, а следовательно, увеличится обмоточный коэффициент индуктора и эффективное значение тока возбуждения при неизменном токе возбуждения униполярного возбудителя. Кроме того, уменьшится эффективное значение воздушного зазора между индуктором 24 и статорами 1 и 12 (фиг. 1 и 2). Последнее дополнительно приведет к увеличению полезного значения магнитодвижущейся силы индуктора 24.If the hollow cylinder is made of non-magnetic highly conductive material, then the current is approximately uniformly distributed along the pole arc of the
При значительной длине полого цилиндра 24 (фиг. 1) возможны повышенные колебания свободного торца индуктора. Для исключения колебаний свободного торца индуктора 24 вводится стабилизирующая магнитная опора 9. Магнитный поток кольцевой катушки 10 замыкается через кольцевые выступы 26 и 27 и создает стабилизирующую радиальную силу. Аксиальная сила магнитного натяжения между диском 25 и выступами 26 магнитопровода опоры направлена всегда в сторону уменьшения зазора между диском 25 и выступами 26. Следовательно, она является дестабилизирующей силой, которую компенсируют подшипниковые опоры 23. Поэтому эту магнитную опору нельзя назвать в полном смысле магнитной опорой, она играет лишь роль успокоителя (демпфера) радиальных колебаний свободного торца индуктора 24. With a significant length of the hollow cylinder 24 (Fig. 1), increased oscillations of the free end of the inductor are possible. To exclude oscillations of the free end of the
Преимущество предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом заключается в уменьшении габаритов и массы машины, так как у обмоток якорей внешнего и внутреннего статоров исключается полностью вылет лобовых частей, а индуктор снабжен вдоль разделяющих изоляционных прокладок магнитными вставками, повышающими его эффективную мощность. The advantage of the invention in comparison with the prototype is to reduce the size and weight of the machine, since the windings of the anchors of the external and internal stators completely exclude the outflow of the frontal parts, and the inductor is equipped with magnetic inserts along the separating insulation pads, increasing its effective power.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5046841 RU2079952C1 (en) | 1992-03-12 | 1992-03-12 | Electrical machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5046841 RU2079952C1 (en) | 1992-03-12 | 1992-03-12 | Electrical machine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2079952C1 true RU2079952C1 (en) | 1997-05-20 |
Family
ID=21606578
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5046841 RU2079952C1 (en) | 1992-03-12 | 1992-03-12 | Electrical machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2079952C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2542341C2 (en) * | 2013-04-29 | 2015-02-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" | Two-shaft unipolar machine |
RU2558661C2 (en) * | 2013-12-30 | 2015-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Radial synchronous generator |
-
1992
- 1992-03-12 RU SU5046841 patent/RU2079952C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Серия синхронных генераторов типа МСК-2 ТУ 16-512.448-78. 2. Серия синхронных генераторов типа МСК-2 5500 - 15000, то же. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2542341C2 (en) * | 2013-04-29 | 2015-02-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" | Two-shaft unipolar machine |
RU2558661C2 (en) * | 2013-12-30 | 2015-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Radial synchronous generator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5942829A (en) | Hybrid electrical machine including homopolar rotor and stator therefor | |
US4117360A (en) | Self-supporting amortisseur cage for high-speed synchronous machine solid rotor | |
US3492520A (en) | Permanent magnet rotor | |
ATE325456T1 (en) | AIR GAP ANCHOR COIL OF AN ENERGY STORAGE FLYWHEEL | |
US3303369A (en) | Dynamoelectric machines | |
US3132272A (en) | Dynamo-electric machines | |
RU2375807C1 (en) | Alternating current electronic motor with constant magnets | |
RU2079952C1 (en) | Electrical machine | |
US4210836A (en) | Permanent magnet generator | |
US20170302144A1 (en) | Electric motor | |
US3401284A (en) | Variable reluctance dynamoelectric machines | |
US2713128A (en) | Dynamoelectric machine | |
Wallace et al. | Design and construction of medium power axial flux induction motors | |
US2543639A (en) | Rotor for synchronous induction motors | |
US9231444B2 (en) | Superconductor winding | |
US1607287A (en) | High-frequency alternator | |
Weldon et al. | Compensated pulsed alternator | |
Laithwaite et al. | An oscillating synchronous linear machine | |
RU2085010C1 (en) | Inductor electrical machine | |
RU2697812C2 (en) | Magnetoelectric generator | |
SU1064386A1 (en) | Electric machine set | |
RU2775062C1 (en) | Synchronous generator | |
RU2040849C1 (en) | Electric machine appliance | |
RU2705205C1 (en) | Linear electric motor | |
RU2031516C1 (en) | Asynchronous adjustable electric motor |