RU2143169C1

RU2143169C1 - Alternating current generator

Info

Publication number: RU2143169C1
Application number: RU98107495A
Authority: RU
Inventors: И.Х. Хайруллин; Ф.Р. Исмагилов; Д.В. Рыжиков; М.Ф. Латыпов
Original assignee: Уфимский государственный авиационный технический университет
Priority date: 1998-04-21
Filing date: 1998-04-21
Publication date: 1999-12-20

Abstract

FIELD: electrical engineering, in particular, low-speed electric machines. SUBSTANCE: device has multiple pitch inductors 1, 2, which pitches 3 and 4 are designed as permanent magnets with L-shaped pole pieces 5, 6, which are mounted on flexible member 7. In addition device has armature which is located in gap between inductors and comprises winding 10 and magnetic circuit 9, which cross section is shaped as equilateral trapezoid which greater base is directed towards outer surface of ring, and smaller base towards outer surface. Hall generators 14 are mounted on surface of winding 10 in plane of air gap on border with pole piece 5. EFFECT: possibility to monitor nominal operations of device. 1 dwg

Description

Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к электрическим машинам, и может быть использовано в генераторах переменного тока. The invention relates to electrical engineering, namely to electrical machines, and can be used in alternators.

Известен генератор переменного тока, который содержит статор с обмоткой якоря, установленный в корпусе, явнополюсный ротор с чередующимися полюсами с полюсными наконечниками из постоянных магнитов и магнитомягкого материала, установленный на магнитомягком ярме, и магнитопровод с обмоткой регулирования, корпус выполнен из магнитомягкого материала и магнитно связан через зазор с магнитопроводом с обмоткой регулирования, размещенным внутри ярма ротора и выполненным с двумя кольцевыми полостями, в которых размещена обмотка регулирования, выполненная из двух частей (А.С. СССР N 1206906, МКИ H 02 K 21/16, 1984). A known alternator, which contains a stator with an armature winding installed in the housing, an open-ended rotor with alternating poles with pole tips of permanent magnets and soft magnetic material, mounted on a soft magnetic yoke, and a magnetic circuit with a regulation winding, the housing is made of soft magnetic material and magnetically coupled through a gap with a magnetic circuit with a regulation winding located inside the rotor yoke and made with two annular cavities in which the winding is placed I made of two parts (AS USSR N 1206906, IPC H 02 K 21/16, 1984).

Также известен тахогенератор постоянного тока, содержащий два индуктора и якорь в виде зубчатого или гладкого магнитопроводящего кольца с обмоткой, индукторы выполнены коаксиальными, якорь размещен в зазоре между индукторами, а внутренний индуктор выполнен подвижным относительно внешнего (А.С. СССР N 681375, Мкл. G 01 P 3/4, 1973). Also known is a direct current tachogenerator containing two inductors and an armature in the form of a toothed or smooth magnetically conducting ring with a winding, the inductors are made coaxial, the armature is placed in the gap between the inductors, and the internal inductor is movable relative to the external one (A.S. USSR N 681375, Mcl. G 01 P 3/4, 1973).

Кроме того, известен генератор переменного тока, в котором поток создается двумя концентрическими обмотками возбуждения, между которыми находятся два якорных пакета с обмотками на наружных концах. К этим торцам через аксиальные зазоры примыкают две полюсные системы, каждая из которых состоит из внутренней и наружной звездочек. Наружный корпус, расположенный между полюсными системами ротора, и внутренняя втулка выполнены из магнитомягкой стали (Патент РФ N 2036546, МПК⁶ H 02 K 21/14, 1995).In addition, an alternating current generator is known in which the flow is generated by two concentric field windings, between which there are two anchor bags with windings at the outer ends. Two pole systems adjoin these ends through axial clearances, each of which consists of internal and external sprockets. The outer casing located between the pole systems of the rotor and the inner sleeve are made of soft magnetic steel (RF Patent N 2036546, IPC ⁶ H 02 K 21/14, 1995).

Недостатком этих генераторов являются сложность конструкции, возможность проявления несбалансированных осевых сил магнитного напряжения, а также неоднородного распределения магнитного поля по радиусу из-за несимметрии потоков рассечения с наружной и внутренней цилиндрических поверхностей якоря и отсутствия контроля за состоянием объекта. The disadvantage of these generators is the design complexity, the possibility of the manifestation of unbalanced axial forces of the magnetic voltage, as well as the inhomogeneous distribution of the magnetic field along the radius due to the asymmetry of the dissection flows from the outer and inner cylindrical surfaces of the armature and the lack of control over the state of the object.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является генератор с кольцевым якорем, который содержит два многополюсных индуктора, полюсы которых выполнены из постоянных магнитов с полюсными наконечниками, одноименные полюсы индукторов установлены оппозитно, а якорь расположен в зазоре между индукторами и выполнен в виде кольцевого магнитопровода с обмоткой, полюсные наконечники выполнены в виде Г-образных сегментов, обращенных внутренней торцевой и цилиндрической поверхностями к обмотке якоря, магнитопровод якоря выполнен в виде кольца, образованного вращением равнобедренной трапеции вокруг оси вращения генератора, при этом внешняя цилиндрическая поверхность кольца образована большим основанием. The closest in technical essence to the claimed one is a generator with a ring anchor, which contains two multipolar inductors, the poles of which are made of permanent magnets with pole tips, the poles of the same name are installed opposite, and the armature is located in the gap between the inductors and is made in the form of a ring magnetic circuit with a winding , pole pieces are made in the form of L-shaped segments facing the inner end and cylindrical surfaces to the armature winding, the armature magnetic core is made n in the form of a ring formed by the rotation of an isosceles trapezoid around the axis of rotation of the generator, while the outer cylindrical surface of the ring is formed by a large base.

Недостаток этого генератора - отсутствие контроля за состоянием объекта и малая информативность. The disadvantage of this generator is the lack of control over the state of the object and low information content.

Задача изобретения - получение информационного сигнала о величине выходного напряжения. The objective of the invention is to obtain an information signal about the magnitude of the output voltage.

Поставленная задача достигается тем, что в генераторе переменного тока, содержащем два многополюсных индуктора, полюсы которых выполнены из постоянных магнитов с Г-образными наконечниками, состоящими из магнитной и немагнитной частей, закрепленных на упругом элементе, якорь, расположенный в зазоре между индукторами, состоящий из обмотки и магнитопровода, выполненного в виде кольца, имеющего в своем сечении равнобедренную трапецию, большее основание которой обращено к наружной поверхности кольца, а меньшее - к внутренней, в отличие от прототипа на поверхности обмотки в плоскости воздушного зазора в зоне границы с полюсным наконечником установлены датчики Холла. The problem is achieved by the fact that in an alternator containing two multipolar inductors, the poles of which are made of permanent magnets with L-shaped tips, consisting of magnetic and non-magnetic parts, mounted on an elastic element, an anchor located in the gap between the inductors, consisting of winding and magnetic circuit, made in the form of a ring having in its cross section an isosceles trapezoid, the larger base of which is facing the outer surface of the ring, and the smaller - to the inner, unlike Hall type sensors are installed on the surface of the winding in the plane of the air gap in the boundary zone with the pole piece.

Сущность генератора поясняется чертежом, где изображен генератор в разрезе. The essence of the generator is illustrated in the drawing, which shows the generator in section.

Генератор содержит два многополюсных индуктора 1 и 2 с полюсами 3 и 4 из постоянных магнитов с Г-образными наконечниками, состоящими из двух частей - магнитной 5 и немагнитной 6, закрепленными на упругом элементе 7, расположенными в полюсе 3, 4 и опирающимися цилиндрической поверхностью на элементы скольжения 8. В зазоре между индукторами расположен якорь, состоящий из кольцевого магнитопровода 9, вокруг которого намотана обмотка 10, подсоединенная к выводным проводникам 11, имеющая торцевую 12 и цилиндрическую 13 зоны. В нижней части обмотки 10 расположены датчики Холла 14, выводные концы которых выведены по общему пути с выводами 11. The generator contains two multipolar inductors 1 and 2 with poles 3 and 4 of permanent magnets with L-shaped tips, consisting of two parts - magnetic 5 and non-magnetic 6, mounted on an elastic element 7, located in pole 3, 4 and supported by a cylindrical surface on sliding elements 8. In the gap between the inductors there is an anchor consisting of an annular magnetic circuit 9, around which a winding 10 is wound, connected to the output conductors 11, having an end 12 and a cylindrical 13 zone. In the lower part of the winding 10 are Hall sensors 14, the output ends of which are displayed along a common path with terminals 11.

Генератор переменного тока работает следующим образом. The alternator operates as follows.

Индукторы 1 и 2, вращаясь, создают вращающийся магнитный поток, замыкающийся через Г-образные наконечники 5 и 6 и кольцевой неподвижный магнитопровод 9. Поток пересекает проводники обмотки 10 в торцевой 12 и цилиндрической 13 зонах. В результате в проводниках обмотки 10 индуцируется переменная ЭДС вращения. При подключении генератора к нагрузке по проводникам 11 протекает ток. При увеличении частоты вращения индукторов 1 и 2 выше номинальной Г-образные наконечники 5 и 6 под действием центробежных сил начнут свое движение в радиальном направлении, вследствие чего возрастающий пропорционально частоте вращения немагнитный зазор приведет к снижению магнитного потока и уменьшению длины обмотки 10, взаимодействующей с магнитным потоком, и индуцируемая ЭДС сохраняет свое значение номинального режима. При этом при движении Г-образных наконечников и уменьшении магнитного потока уменьшится плотность тока, проходящего через датчик Холла, тем самым уменьшается величина выходного напряжения датчика, следовательно, пропадет информационный сигнал о номинальном режиме работы. The inductors 1 and 2, rotating, create a rotating magnetic flux that closes through the L-shaped lugs 5 and 6 and the ring stationary magnetic core 9. The flux crosses the conductors of the winding 10 in the end 12 and cylindrical 13 zones. As a result, a variable rotation EMF is induced in the conductors of the winding 10. When the generator is connected to the load, current flows through the conductors 11. When the speed of the inductors 1 and 2 is increased above the nominal, the L-shaped tips 5 and 6 under the action of centrifugal forces will begin to move in the radial direction, as a result of which the non-magnetic gap increases in proportion to the speed, will reduce the magnetic flux and reduce the length of the winding 10 interacting with the magnetic flow, and the induced EMF retains its value of the nominal mode. In this case, with the movement of the L-shaped tips and a decrease in the magnetic flux, the density of the current passing through the Hall sensor will decrease, thereby decreasing the output voltage of the sensor, therefore, the information signal about the nominal operating mode will disappear.

Таким образом, заявляемое техническое решение позволяет обеспечить контроль с помощью датчика за номинальным режимом работы генератора. Thus, the claimed technical solution allows you to provide control with a sensor for the nominal operating mode of the generator.

Claims

An alternating current generator containing two multipolar inductors, the strips of which are made of permanent magnets with L-shaped tips, consisting of magnetic and non-magnetic parts, mounted on an elastic element, an armature located in the gap between the inductors, consisting of a winding and a magnetic circuit, made in the form a ring having in its cross section an isosceles trapezoid, the larger base of which faces the outer surface of the ring, and the smaller one to the inner one, characterized in that on the surface of the winding in the plane ozdushnogo gap in the boundary zone with a pole piece mounted Hall sensors.