RU2231199C1

RU2231199C1 - Contactless synchronous generator

Info

Publication number: RU2231199C1
Application number: RU2003109938/09A
Authority: RU
Inventors: А.М. Литвиненко (RU); А.М. Литвиненко
Original assignee: Воронежский государственный технический университет
Priority date: 2003-04-07
Filing date: 2003-04-07
Publication date: 2004-06-20

Abstract

FIELD: electrical machines; contactless synchronous generators with built-in rectifier mainly for automotive engineering.

SUBSTANCE: novelty is that contactless synchronous generator incorporating front and rear end plates, stator in the form of stack carrying running winding, rotor with set of claw-shaped poles, built-in rectifier, and shaft-mounted rotor field winding whose leads run to slip rings has its shaft made in the form of hollow structure with radial holes, one of shaft extensions being provided with plug, and other one communicates with cooling system port; in addition slits are made at bends of claw-shaped poles and radial holes are provided in front and rear end plates.

EFFECT: enhanced performance characteristics due to reduced input power, reduced mass, improved thermal characteristics.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к бесконтактным синхронным генераторам со встроенным выпрямителем, преимущественно для автотракторной техники.The invention relates to electric machines, namely to non-contact synchronous generators with a built-in rectifier, mainly for automotive vehicles.

Известна бесконтактная синхронная электрическая машина, содержащая статор с рабочей обмоткой, размещенный внутри него когтеобразный ротор, магнитопроводящие щиты, внешнезамкнутый магнитопровод и обмотку возбуждения в виде катушки, причем с целью упрощения конструкции и повышения удельной мощности магнитопроводящие щиты снабжены выступами, между которыми с прилеганием к ним установлен внешнезамкнутый магнитопровод, выполненный в виде стержня, а катушка обмотки возбуждения размещена на указанном стержне [1].A contactless synchronous electric machine is known, comprising a stator with a working winding, a claw-shaped rotor located inside it, magnetically conductive shields, an externally closed magnetic circuit and an excitation winding in the form of a coil, and to simplify the design and increase the specific power, the magnetically conductive shields are provided with protrusions between which are adjacent to them an externally closed magnetic circuit made in the form of a rod is installed, and the field coil is placed on the specified rod [1].

Недостатком данной машины является большие масса и габариты, вызванные наличием внешнезамкнутого магнитопровода с обмоткой и постоянным магнитом с намагничиванием вдоль оси стержня.The disadvantage of this machine is the large mass and dimensions caused by the presence of an external closed magnetic circuit with a winding and a permanent magnet magnetized along the axis of the rod.

Наиболее близким изобретением по технической сущности и достигаемым результатам является бесконтактный синхронный генератор, содержащий статор в виде пакетов с рабочей обмоткой, ротор с системой полюсов, встроенный выпрямитель, неподвижные последовательную и параллельную обмотки возбуждения, причем с целью упрощения конструкции, повышения использования объема и упрощения технологии сборки машины последовательная обмотка возбуждения выполнена витой на ребро из стальной изолированной ленты, концы которой закреплены в изоляционных втулках между пакетами статора [2].The closest invention in technical essence and the achieved results is a non-contact synchronous generator containing a stator in the form of packages with a working winding, a rotor with a pole system, an integrated rectifier, fixed series and parallel field windings, with the aim of simplifying the design, increasing the use of volume and simplifying technology machine assembly serial excitation winding is made twisted on a rib of steel insulated tape, the ends of which are fixed in insulating tulkus between the stator packs [2].

Недостатком данного устройства является большой уровень потребляемой мощности, сложность конструкции, большие масса и габариты, что в совокупности снижает эксплуатационные характеристики устройства.The disadvantage of this device is the high level of power consumption, design complexity, large mass and dimensions, which together reduce the operational characteristics of the device.

Технический результат, заключающийся в повышении эксплуатационных характеристик за счет снижения потребляемой мощности, уменьшения массы, улучшения теплофизических характеристик, обеспечивается за счет того, что в бесконтактном синхронном генераторе, содержащем переднюю и заднюю крышки, статор в виде пакета с рабочей обмоткой, ротор с системой когтеобразных полюсов, встроенный выпрямитель, обмотку возбуждения ротора, установленную на валу и имеющую вывод к контактным кольцам, согласно изобретению вал выполнен полым с радиальными отверстиями, при этом один его конец снабжен заглушкой, а второй - соединен с входным отверстием системы охлаждения, кроме того, в зоне изгиба когтеобразных полюсов выполнены прорези, а в передней и задней крышках выполнены радиальные отверстия.The technical result, which consists in increasing operational characteristics by reducing power consumption, reducing mass, improving thermophysical characteristics, is ensured by the fact that in a contactless synchronous generator containing front and rear covers, a stator in the form of a package with a working winding, a rotor with a claw-shaped system poles, built-in rectifier, rotor field winding mounted on the shaft and having an output to the contact rings, according to the invention, the shaft is made hollow with radial holes Holes, while one end is provided with a plug, and the second is connected to the inlet of the cooling system, in addition, slots are made in the bend zone of the claw-shaped poles, and radial holes are made in the front and back covers.

На чертеже изображен бесконтактный синхронный генератор, в верхней части чертежа в разрезе.The drawing shows a contactless synchronous generator, in the upper part of the drawing in section.

Бесконтактный синхронный генератор содержит входной патрубок 1, приводной шкив 2, переднюю крышку 3, статор 4 с обмоткой, стяжные винты 5, заднюю крышку 6, на которой установлен корпус выпрямителей 7. Полый вал 9 снабжен заглушкой 8, а также изоляционной втулкой 10, на которой установлены контактные кольца, контактирующие со щетками, в полом валу 9 выполнены радиальные отверстия 11, в крышках 3 и 6 выполнены радиальные отверстия 12, когтеобразные полюсы в зоне изгиба снабжены прорезями 13. Вал вращается в подшипниках 14, приводной шкив 2 закреплен на валу 9 с помощью шпонки и гайки 15, вал имеет центральное входное отверстие 16 системы охлаждения.The non-contact synchronous generator contains an inlet pipe 1, a drive pulley 2, a front cover 3, a stator 4 with a winding, tightening screws 5, a back cover 6, on which the rectifier housing 7 is mounted. The hollow shaft 9 is equipped with a plug 8, as well as an insulating sleeve 10, on which has contact rings in contact with the brushes, radial holes 11 are made in the hollow shaft 9, radial holes 12 are made in the covers 3 and 6, claw-like poles in the bending zone are provided with slots 13. The shaft rotates in bearings 14, the drive pulley 2 is mounted on the shaft 9 with the tongue and the nut 15, the shaft has a central inlet 16 of the cooling system.

Устройство работает следующим образом. Входной поток воздуха через патрубок 1 попадает в центральное отверстие 16 и далее по отверстиям 11 под действием центробежного эффекта, вызванного наличием прорезей 13, которые играют роль лопастей, выбрасывается через отверстия 12 в крышках 3 и 6 в окружающую среду. При этом обе стороны лобовых частей статора охлаждаются свежим воздухом, а не нагретым, как в генераторах традиционного типа.The device operates as follows. The air inlet through the pipe 1 enters the Central hole 16 and then through the holes 11 under the action of the centrifugal effect caused by the presence of slots 13, which play the role of the blades, is discharged through the holes 12 in the caps 3 and 6 into the environment. At the same time, both sides of the frontal parts of the stator are cooled by fresh air, and not heated, as in traditional type generators.

В частности, в генераторе [2] и в им подобных, снабженных центробежным вентилятором, который установлен рядом со шкивом, а крышки генератора снабжены прорезями в торцах, вентилятор создает разрежение у передней крышки, под действием этого холодный воздух поступает через отверстия в торце задней крышки, омывает задние лобовые части обмотки, далее, уже несколько нагретый, проходит через зону полюсных наконечников и воздушного зазора и далее омывает передние лобовые части обмотки и под действием центробежного эффекта выбрасывается в окружающую среду. В заявленном бесконтактном синхронном генераторе холодный воздух попадает сразу в полость вала и через два ряда радиальных отверстий 11 попадает сразу в холодном виде к передним и задним лобовым частям под действием центробежного эффекта, обусловленного прорезями 13 и радиальными частями наконечника, и далее выбрасывается через радиальные отверстия 12 в передней и задней крышках.In particular, in the generator [2] and the like, equipped with a centrifugal fan, which is installed next to the pulley, and the generator covers are provided with slots in the ends, the fan creates a vacuum at the front cover, under the influence of this cold air enters through the holes in the end of the back cover , washes the back frontal parts of the winding, then, already slightly heated, passes through the zone of the pole pieces and the air gap and then washes the frontal frontal parts of the winding and, under the action of the centrifugal effect, is thrown into the environment environment. In the inventive non-contact synchronous generator, cold air immediately enters the shaft cavity and through two rows of radial holes 11 it enters immediately in the cold form to the front and rear frontal parts under the action of the centrifugal effect caused by the slots 13 and the radial parts of the tip, and then it is ejected through the radial holes 12 in the front and back covers.

Использование данной конструкции позволяет отказаться от отдельного вентилятора, что снижает потребляемую мощность, и использовать в его качестве прорези наконечников ротора, что улучшает массогабаритные показатели, а также снижает нагрев, что увеличивает срок службы, то есть улучшает эксплуатационные характеристики.Using this design allows you to abandon a separate fan, which reduces power consumption, and use slotted rotor tips as its component, which improves overall dimensions and reduces heat, which increases the service life, that is, improves operational characteristics.

Источники информацииSources of information

1. А.с. СССР № 1162008 - Бесконтактная синхронная электрическая машина/А.В. Фрибус, заявка № 3685136/24, опубл. 15.06.85. БИ № 22, МПК Н 02 К 19/06.1. A.S. USSR No. 1162008 - Contactless synchronous electric machine / A.V. Fribus, application No. 3685136/24, publ. 06/15/85. BI No. 22, IPC N 02 K 19/06.

2. А.с. СССР № 767907 - Бесконтактный синхронный генератор/М.И. Ильинский и Ю.А. Купеев, заявка № 2706453/24, опубл. 30.09.80. БИ № 36, МПК Н 02 К 19/06.2. A.S. USSR No. 767907 - Contactless synchronous generator / M.I. Ilyinsky and Yu.A. Kupeev, application No. 2706453/24, publ. 09/30/80. BI No. 36, IPC N 02 K 19/06.

Claims

Non-contact synchronous generator containing front and rear covers, a stator in the form of a package with a working winding, a rotor with a claw-like system of poles, a built-in rectifier, a rotor field winding mounted on the shaft and having an output to the contact rings, characterized in that the shaft is hollow with radial holes, while one end is provided with a plug, and the second is connected to the inlet of the cooling system, in addition, slots are made in the bend zone of the claw-like poles, and in the front and back covers adialnye holes.