RU2235407C2

RU2235407C2 - Inductor-type dc generator unit

Info

Publication number: RU2235407C2
Application number: RU2001105844/09A
Authority: RU
Inventors: Л.В. Фолимонов (RU); Л.В. Фолимонов; С.А. Кафитулин (RU); С.А. Кафитулин; В.П. Осипенко (RU); В.П. Осипенко
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "Особые сварочные агрегаты"
Priority date: 2001-03-02
Filing date: 2001-03-02
Publication date: 2004-08-27

Abstract

FIELD: electrical and electromechanical engineering; inductor-type dc generator units.

SUBSTANCE: proposed inductor-type dc generator unit has frame with front and rear end plates 1 and 2 mounting journal bearings 3 and 4, respectively. Frame accommodates stator stack 5. Shaft 6 carrying beak-shaped rotor stack 7 is mounted in journal bearings 3, 4 for rotation inside frame; dc field winding 8 is wound on rotor stack and connected to dc excitation system through slip rings 9 and brush gear 10 mounted on one end of shaft 6. Built in frame are power rectifier unit 11 whose rectifiers are connected to armature winding 12 of stator stack 5 and cooling system for mentioned windings 8 and 12 and power rectifier unit 11 that has fan mounted on other end of shaft 6 outside the frame on side of front end plate 1, as well as cooling air-intake holes "a" and "b" provided in front and rear end plates 1 and 2. Novelty is that dc excitation system has permanent-magnet exciting generator whose rotor is made in the form of barrel 17 mounted on shaft 6 between rotor stack 7 and butt-end 18 of rear end plate 2 to form, together with the latter, annular chamber "d". Cooling system for windings 8, 12 and power rectifier unit 11 incorporates additional fan with blade cascade 19 mounted on shaft 6 and disposed between rotor stack 7 and bottom 20 of barrel 17.

EFFECT: reduced size and mass, enhanced operating reliability due to improved cooling conditions.

4 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области электромашиностроения, в частности к индукторным генераторным установкам постоянного тока, и может быть использовано в качестве автономного источника электроэнергии на автомобилях, катерах, в электроэнергетических ветроустановках, в энергоустановках для различных производственных процессов, например, для проведения электродуговой сварки постоянным током.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to DC induction generator sets, and can be used as an autonomous source of electricity on cars, boats, in electric wind turbines, in power plants for various production processes, for example, for conducting DC electric arc welding.

Известна индукторная генераторная установка постоянного тока, содержащая корпус с передней и задней крышками, в которых установлены опорные подшипники, смонтированный в корпусе пакет статора, установленный с возможностью вращения внутри корпуса в указанных опорных подшипниках вал с пакетом ротора, обмотку возбуждения постоянного тока, подключенную к узлу возбуждения постоянного тока, встроенный в корпус блок силовых выпрямителей, подключенных к якорной обмотке пакета статора, а также узел охлаждения указанных обмоток и блока силовых выпрямителей, включающий смонтированный на валу вентилятор (см. напр. Б.З.Нестеров "Электросварочные генераторы повышенной частоты", Л., Энергия, 1978 г., с.5-8).A known DC induction generator installation comprising a housing with front and rear covers, in which thrust bearings are installed, a stator package mounted in the housing, rotatably mounted inside the housing in said thrust bearings with a rotor packet, a DC excitation winding connected to the assembly DC excitation, a block of power rectifiers built into the housing connected to the armature winding of the stator package, as well as a cooling unit for these windings and power block rectifiers, including a fan mounted on the shaft (see, for example, B.Z. Nesterov "High-frequency electric welding generators", L., Energy, 1978, p.5-8).

Недостатками известной индукторной генераторной установки постоянного тока являются значительные массогабаритные характеристики, обусловленные использованием в качестве узла возбуждения постоянного тока отдельных источников питания (например, аккумуляторных батарей, обладающих значительными массой и габаритами, либо отдельных вспомогательных генераторов постоянного тока, также имеющих значительные габариты и массу), а также малая надежность в эксплуатации, обусловленная тяжелым температурным режимом при проведении сварочных работ из-за плохой вентиляции якорной обмотки.The disadvantages of the known induction generator direct current installation are significant weight and size characteristics due to the use of separate power sources as a direct current excitation unit (for example, rechargeable batteries having significant weight and dimensions, or separate auxiliary DC generators also having significant dimensions and weight), as well as low reliability in operation due to severe temperature conditions during welding ra bot due to poor ventilation of the anchor winding.

Известна также индукторная генераторная установка постоянного тока, содержащая корпус с передней и задней крышками, в которых установлены опорные подшипники, смонтированный в корпусе пакет статора, установленный с возможностью вращения внутри корпуса в указанных опорных подшипниках вал с пакетом ротора, обмотку возбуждения постоянного тока, подключенную к узлу возбуждения постоянного тока, встроенный в корпус блок силовых выпрямителей, подключенных к якорной обмотке пакета статора, а также узел охлаждения указанных обмоток и блока силовых выпрямителей, включающий смонтированный на валу вентилятор, а также выполненные в передней и задней крышках вентиляционные воздухозаборные отверстия (см., например, пат. РФ №2105405, кл. Н 02 К 19/20 по заявке №95107826/09 от 15.05.1995 г.). Недостатками известной индукторной генераторной установки постоянного тока также являются значительные массогабаритные характеристики, обусловленные использованием в качестве узла возбуждения постоянного тока отдельных источников автономного питания - либо аккумуляторных батарей, обладающих большими массой и габаритами, либо отдельных электромашинных генераторов постоянного тока с вращающимися рабочими органами, также имеющих значительные массу и габариты, кроме того недостатком известной индукторной генераторной установки является малая надежность в эксплуатации, обусловленная значительной температурой нагрева упомянутых обмоток и блока силовых выпрямителей вследствие плохой вентиляции этих обмоток и блока силовых выпрямителей при больших сварочных токах, поскольку скорость теплоотдачи от нагретых обмоток и блока силовых выпрямителей к теплоносителю (воздуху) недостаточна при большом тепловыделении на этих обмотках и блоке силовых выпрямителей. Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемого изобретения является индукторная генераторная установка постоянного тока, содержащая корпус с передней и задней крышками, в которых установлены опорные подшипники, смонтированный в корпусе пакет статора, установленный с возможностью вращения внутри корпуса в указанных опорных подшипниках вал с пакетом ротора, в котором размещена обмотка возбуждения постоянного тока, подключенная через смонтированные на одном конце вала контактные кольца и щеточный узел к узлу возбуждения постоянного тока, встроенный в корпус блок силовых выпрямителей, подключенных к якорной обмотке пакета статора, а также узел охлаждения указанных обмоток и блока силовых выпрямителей, включающий смонтированный на другом конце вала снаружи корпуса со стороны передней крышки вентилятор, а также выполненные в передней и задней крышках вентиляционные воздухозаборные отверстия (см. свид. РФ на полезную модель №8534, кл. Н 02 К 17/00 по заявке №97117766/20 от 28.10.1997 г.).Also known is a direct current induction generator set comprising a housing with front and rear covers, in which thrust bearings are mounted, a stator package mounted in the housing, rotatably mounted inside the housing in said thrust bearings with a rotor package, a DC excitation winding connected to a DC excitation unit, a block of power rectifiers built into the housing connected to the armature winding of the stator package, as well as a cooling unit of these windings and the unit with fishing rectifiers, including a fan mounted on the shaft, as well as ventilation inlet openings made in the front and rear covers (see, for example, Pat. RF No. 2105405, class N 02 K 19/20 according to application No. 95107826/09 of 05.15.1995 g.). The disadvantages of the known inductor generator set of direct current are also significant weight and size characteristics due to the use of separate autonomous power sources as a direct current excitation unit — either rechargeable batteries with large mass and dimensions, or separate electric DC machine generators with rotating working bodies, also having significant weight and dimensions, in addition, the disadvantage of the known inductor generator set low operational reliability due to the significant heating temperature of the mentioned windings and power rectifier unit due to poor ventilation of these windings and power rectifier unit at high welding currents, since the heat transfer rate from heated windings and power rectifier unit to the coolant (air) is insufficient for large heat these windings and power rectifier unit. The closest analogue (prototype) of the present invention is a direct current induction generator installation comprising a housing with front and rear covers, in which thrust bearings are installed, a stator package mounted in the housing, a shaft with a rotor package rotated inside the housing in said thrust bearings, in which a direct current excitation winding is placed, connected through contact rings mounted on one end of the shaft and the brush assembly to the constant excitation assembly of current, the rectifier unit integrated in the housing connected to the armature winding of the stator package, as well as the cooling unit for these windings and the rectifier unit, including a fan mounted on the other end of the shaft from the front of the housing from the front cover side, and also made in the front and rear covers ventilation air inlets (see certificate. RF for utility model No. 8534, class N 02 K 17/00 according to the application No. 97117766/20 of 10/28/1997).

Недостатками известной индукторной генераторной установки постоянного тока являются значительные массогабаритные характеристики, обусловленные применением в ее составе в качестве узла возбуждения постоянного тока отдельных источников электрического питания - либо аккумуляторных батарей, обладающих большими массой и габаритами, либо автономных электромашинных генераторов постоянного тока, имеющих также значительные массу и габариты. Кроме того, к числу недостатков известной индукторной генераторной установки постоянного тока относится малая надежность в эксплуатации при больших токовых нагрузках (например, при проведении электросварочных работ дуговой сваркой), обусловленная значительным перегревом как обмотки возбуждения и якорной обмотки статора, так и блока силовых выпрямителей вследствие недостаточной скорости теплоотдачи от этих обмоток и блока силовых выпрямителей к воздушному охлаждающему потоку (теплоносителю) при значительном тепловыделении на этих обмотках и блоке силовых выпрямителей в процессе проведения электродуговой сварки со значительными сварочными токами.The disadvantages of the known inductor DC generator are significant weight and size characteristics due to the use in its composition as a DC excitation unit of individual electric power sources - either rechargeable batteries with large mass and dimensions, or autonomous DC machine generators with significant weight and dimensions. In addition, the disadvantages of the known DC induction generator installation include low reliability in operation at high current loads (for example, when conducting electric welding by arc welding), due to significant overheating of both the field winding and the stator armature, and the power rectifier unit due to insufficient heat transfer rates from these windings and the block of power rectifiers to the air cooling flow (coolant) with significant heat generation on these bmotkah power rectifiers and the block in the process of arc welding with welding at great currents.

Целью настоящего изобретения является улучшение массогабаритных характеристик индукторной генераторной установки постоянного тока, а также повышение надежности ее в эксплуатации, путем повышения эффективности ее охлаждения.The aim of the present invention is to improve the overall dimensions of the inductor DC generator, as well as to increase its reliability in operation, by increasing the efficiency of its cooling.

Поставленная цель достигается тем, что индукторная генераторная установка постоянного тока, содержащая корпус с передней и задней крышками, в которых установлены опорные подшипники, смонтированный в корпусе пакет статора, установленный с возможностью вращения внутри корпуса в указанных опорных подшипниках вал с пакетом ротора, в котором размещена обмотка возбуждения постоянного тока, подключенная через смонтированные на одном конце вала контактные кольца и щеточный узел к узлу возбуждения постоянного тока, встроенный в корпус блок силовых выпрямителей, подключенных к якорной обмотке пакета статора, а также узел охлаждения указанных обмоток и блока силовых выпрямителей, включающий смонтированный на другом конце вала снаружи корпуса со стороны передней крышки вентилятор, а также выполненные в передней и задней крышках вентиляционные воздухозаборные отверстия, в ней узел возбуждения постоянного тока включает генератор-возбудитель на постоянных магнитах, ротор которого выполнен в виде цилиндрического стакана, закрепленного на валу между упомянутыми пакетом ротора и торцом задней крышки, и образующего совместно с последним кольцевую камеру, а узел охлаждения указанных обмоток и блока силовых выпрямителей включает дополнительный вентилятор с лопаточной решеткой, смонтированный на валу и расположенный между упомянутым пакетом ротора и днищем указанного цилиндрического стакана, при этом торец задней крышки выполнен с кольцевым выступом, на котором закреплен статор с обмоткой генератора-возбудителя на постоянных магнитах, последние закреплены на охватывающей статор генератора-возбудителя внутренней боковой стенке упомянутого цилиндрического стакана, а обмотка статора генератора-возбудителя подключена через выпрямительный блок и указанный щеточный узел к контактным кольцам, причем днище цилиндрического стакана выполнено с вентиляционными воздухозаборными проемами, сообщающими между собой полость упомянутой кольцевой камеры и внутреннюю полость, ограниченную корпусом генераторной установки.This goal is achieved in that the DC induction generator installation, comprising a housing with front and rear covers, in which thrust bearings are installed, a stator package mounted in the housing, rotatably mounted inside the housing in said thrust bearings, a shaft with a rotor package in which a direct current excitation winding connected through contact rings mounted on one end of the shaft and a brush assembly to a direct current excitation unit, a unit with left rectifiers connected to the anchor winding of the stator package, as well as a cooling unit for these windings and a power rectifier unit, including a fan mounted on the other end of the shaft outside the housing from the front cover side, as well as air intake vents made in the front and rear covers, in it excitation of direct current includes a permanent magnet exciter-generator, the rotor of which is made in the form of a cylindrical cup mounted on a shaft between the aforementioned rotor package and an end face of the back cover, and forming together with the latter an annular chamber, and the cooling unit of the indicated windings and the power rectifier unit includes an additional fan with a blade grid mounted on the shaft and located between the rotor package and the bottom of the specified cylindrical glass, while the end of the back cover is made with an annular protrusion on which a stator is mounted with a winding of a permanent exciter generator, the latter are fixed on the inner stator of the generator exciter the side wall of the said cylindrical cup, and the stator winding of the generator-exciter is connected through the rectifier unit and the specified brush assembly to the contact rings, the bottom of the cylindrical cup made with ventilation air intakes communicating with each other the cavity of the said annular chamber and the internal cavity bounded by the generator set housing .

Дополнительным отличием заявленной индукторной генераторной установки является то, что статор генератора-возбудителя на постоянных магнитах выполнен в виде кольцевого магнитопровода из порошкового композиционного магнитомягкого материала с полюсными выступами по периферии, на которых размещена обмотка этого генератора-возбудителя, при этом внутренняя боковая стенка кольцевого магнитопровода сопряжена с наружной боковой стенкой упомянутого кольцевого выступа на торце задней крышки. Кроме того, лопаточная решетка дополнительного вентилятора закреплена на днище упомянутого цилиндрического стакана, при этом лопатки этой лопаточной решетки размещены между указанными вентиляционными воздухозаборными проемами на днище цилиндрического стакана. Дополнительным отличием заявленной индукторной генераторной установки является то, что постоянные магниты генератора-возбудителя выполнены в виде пластинчатых колодок из порошкового магнитоанизотропного материала, сопряженных по окружности посредством клеевого соединения с внутренней боковой стенкой указанного цилиндрического стакана и охватывающих полюсные выступы кольцевого магнитопровода статора генератора-возбудителя.An additional feature of the claimed induction generator installation is that the stator of the permanent magnet exciter is made in the form of an annular magnetic circuit made of powder composite magnetically soft material with pole protrusions at the periphery on which the winding of this generator exciter is placed, while the inner side wall of the annular magnetic circuit is conjugated with an outer side wall of said annular protrusion at the end of the back cover. In addition, the blade grill of the additional fan is fixed on the bottom of the said cylindrical cup, while the blades of this blade grill are placed between the specified ventilation air intake openings on the bottom of the cylindrical cup. An additional difference of the claimed inductor generator installation is that the permanent magnets of the exciter generator are made in the form of plate blocks of magneto-anisotropic powder material, circumferentially mated by gluing to the inner side wall of the cylindrical cup and covering the pole protrusions of the stator ring of the generator exciter.

Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 изображен общий вид индукторной генераторной установки постоянного тока, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А по фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б по фиг.1; на фиг. 4 - вид А по фиг. 1; на фиг. 5 - выносной элемент I по фиг. 3; на фиг. 6 - электрическая схема индукторной генераторной установки постоянного тока.In FIG. 1 shows a General view of a DC inductor generator installation, a longitudinal section; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1; in FIG. 3 - section BB in figure 1; in FIG. 4 is a view A of FIG. 1; in FIG. 5 - remote element I of FIG. 3; in FIG. 6 is a circuit diagram of a DC inductor generator set.

Индукторная генераторная установка постоянного тока содержит корпус с передней и задней крышками 1, 2 соответственно, в которых установлены опорные подшипники 3, 4, смонтированный в корпусе пакет 5 статора, установленный с возможностью вращения внутри корпуса в указанных опорных подшипниках 3, 4 вал 6 с клювообразным пакетом 7 ротора, в котором размещена обмотка 8 возбуждения постоянного тока, подключенная через смонтированные на одном конце вала 6 контактные кольца 9 и щеточный узел 10 к узлу возбуждения постоянного тока. Индукторная генераторная установка содержит также встроенный в корпус блок 11 силовых выпрямителей, подключенный к якорной обмотке 12 пакета 5 статора, а также узел охлаждения указанных обмоток 8, 12 и блока 11 силовых выпрямителей, включающий смонтированный на другом конце вала 6 снаружи корпуса со стороны передней крышки 1 вентилятор 13, а также выполненные в передней и задней крышках 1, 2 вентиляционные воздухозаборные отверстия "а" и "б" соответственно. На задней крышке 2 смонтирован защитный кожух 14, охватывающий блок 11 силовых выпрямителей и щеточный узел 10. Торцевая стенка 15 защитного кожуха 14 выполнена с вентиляционными воздухозаборными прорезями "в". Блок 11 силовых выпрямителей соединен электрическими цепями с силовыми разъемами 16 (отрицательный и положительный полюсы) для подключения к ним электрической нагрузки. Узел возбуждения постоянного тока включает генератор-возбудитель на постоянных магнитах, ротор которого выполнен в виде цилиндрического стакана 17, закрепленного на валу 6 между упомянутым клювообразным пакетом 7 ротора и торцом 18 задней крышки 2, и образующего совместно с последним кольцевую камеру "г". Узел охлаждения указанных обмоток 8, 12 и блока 11 силовых выпрямителей включает дополнительный вентилятор с лопаточной решеткой 19, смонтированный на валу 6 и расположенный между упомянутым клювообразным пакетом 7 ротора и днищем 20 указанного цилиндрического стакана 17. Торец 18 задней крышки 2 выполнен с кольцевым выступом 21, на котором закреплен статор с обмоткой 22 генератора-возбудителя на постоянных магнитах, при этом последние закреплены на охватывающей статор генератора-возбудителя внутренней боковой стенке 23 упомянутого цилиндрического стакана 17. Обмотка 22 статора генератора-возбудителя подключена через выпрямительный блок 24 и указанный щеточный узел 10 к контактным кольцам 9. Днище 20 цилиндрического стакана 17 выполнено с вентиляционными воздухозаборными проемами "д", сообщающими между собой полость упомянутой кольцевой камеры "г" и внутреннюю полость "е", ограниченную корпусом генераторной установки. Статор генератора-возбудителя на постоянных магнитах выполнен в виде кольцевого магнитопровода 25 из порошкового композиционного магнитомягкого материала с полюсными выступами 26 по периферии, на которых размещена обмотка 22 этого генератора-возбудителя. Внутренняя боковая стенка "ж" кольцевого магнитопровода 25 сопряжена с наружной боковой стенкой "з" упомянутого кольцевого выступа 21 на торце 18 задней крышки 2. Лопаточная решетка 19 дополнительного вентилятора закреплена на днище 20 упомянутого цилиндрического стакана 17, при этом лопатки 27 этой лопаточной решетки 19 размещены между указанными вентиляционными воздухозаборными проемами "д" на днище 20 цилиндрического стакана 17. Постоянные магниты генератора-возбудителя выполнены в виде пластинчатых колодок 28 из порошкового магнитоанизотропного материала, сопряженных по окружности посредством клеевого соединения 29 с внутренней боковой стенкой 23 указанного цилиндрического стакана 17 и охватывающих полюсные выступы 26 кольцевого магнитопровода 25 статора генератора-возбудителя. На валу 6 установлен шкив 30 клиноременной передачи. Клювообразный пакет 7 ротора образует магнитопровод индуктора, а пакет 5 статора образует магнитопровод якоря индукторной генераторной установки. Для изменения величины постоянного тока возбуждения в обмотке 8 возбуждения в зависимости от параметров нагрузки (например, в зависимости от режима проведения электродуговой сварки) в составе индукторной генераторной установки (см. фиг. 6) имеется блок 31 регулирования тока возбуждения, подключенный к упомянутому выпрямительному блоку 24 и к обмотке 8 возбуждения постоянного тока.Inductive DC generator set includes a housing with front and rear covers 1, 2, respectively, in which thrust bearings 3, 4 are installed, a stator package 5 mounted in the housing, mounted rotatably inside the housing in said thrust bearings 3, 4, a shaft 6 with a beak-like the rotor package 7, in which the DC excitation winding 8 is placed, connected through the contact rings 9 mounted on one end of the shaft 6 and the brush assembly 10 to the DC excitation unit. The inductor generator set also includes a power rectifier unit 11 integrated in the housing connected to the armature winding 12 of the stator package 5, as well as a cooling unit for said windings 8, 12 and power rectifier unit 11, including a shaft mounted on the other end of the shaft 6 from the front cover side 1 fan 13, and also made in the front and rear covers 1, 2 ventilation intake holes "a" and "b", respectively. A protective casing 14 is mounted on the back cover 2, covering the power rectifier unit 11 and the brush assembly 10. The end wall 15 of the protective casing 14 is made with ventilation air intakes “b”. The power rectifier unit 11 is connected by electrical circuits to the power connectors 16 (negative and positive poles) for connecting an electrical load to them. The direct current excitation unit includes a permanent magnet exciter-generator, the rotor of which is made in the form of a cylindrical cup 17, mounted on the shaft 6 between the said beak-shaped rotor package 7 and the end face 18 of the back cover 2, and forming together with the latter an annular chamber "g". The cooling unit of the indicated windings 8, 12 and the power rectifier unit 11 includes an additional fan with a blade grid 19 mounted on the shaft 6 and located between the said beak-shaped rotor package 7 and the bottom 20 of the specified cylindrical cup 17. The end face 18 of the back cover 2 is made with an annular protrusion 21 on which a stator is fixed with a winding 22 of the permanent exciter generator, the latter being fixed to the inner side wall 23 of the cylindrical enclosing stator of the generator exciter th cup 17. The stator winding 22 of the exciter-generator is connected through rectifier block 24 and the indicated brush assembly 10 to the contact rings 9. The bottom 20 of the cylindrical cup 17 is made with ventilation air intakes “d” communicating with each other the cavity of the said annular chamber “g” and internal cavity "e" limited by the housing of the generator set. The stator of the permanent magnet exciter generator is made in the form of an annular magnetic circuit 25 of a powder magnetic composite material with pole projections 26 along the periphery on which the winding 22 of this exciter generator is placed. The inner side wall "g" of the annular magnetic circuit 25 is conjugated with the outer side wall "h" of the said annular protrusion 21 at the end face 18 of the rear cover 2. The blade grill 19 of the additional fan is fixed to the bottom 20 of the said cylindrical cup 17, while the blades 27 of this blade grid 19 placed between the indicated ventilation air intake openings "d" on the bottom 20 of the cylindrical glass 17. Permanent magnets of the exciter-generator are made in the form of plate blocks 28 of a powder magnetoanisotropic th material conjugate circumferentially 29 by adhesive bonding to the inner side wall 23 of the cylindrical sleeve 17 and covering the pole protrusions of the annular yoke 26 of the stator 25 of the generator-exciter. A pulley 30 of a V-belt drive is mounted on the shaft 6. The bill-shaped package 7 of the rotor forms the magnetic circuit of the inductor, and the package 5 of the stator forms the magnetic circuit of the armature of the induction generator set. To change the magnitude of the direct current of the excitation in the excitation winding 8 depending on the load parameters (for example, depending on the mode of conducting electric arc welding) as part of the induction generator set (see Fig. 6) there is a block 31 for regulating the excitation current connected to the rectifier unit 24 and to the DC winding 8.

Индукторная генераторная установка постоянного тока работает следующим образом.Induction generator set DC operates as follows.

От привода (на чертеже не показан) через шкив 30 клиноременной передачи вращательное движение передается к валу 6 с клювообразным пакетом 7 ротора и с цилиндрическим стаканом 17 ротора генератора-возбудителя на постоянных магнитах. При вращении цилиндрического стакана 17 ротора генератора-возбудителя с пластинчатыми колодками 28 постоянных магнитов создается вращающийся магнитный поток, пронизывающий воздушный кольцевой зазор между пластинчатыми колодками 28 постоянных магнитов и кольцевым магнитопроводом 25 статора генератора-возбудителя, а также пронизывающий полюсные выступы 26 указанного неподвижного кольцевого магнитопровода 25 с обмоткой 22, при этом в обмотке 22 кольцевого магнитопровода 25 статора генератора-возбудителя индуктируется переменная электродвижущая сила (ЭДС). Переменный ток (например, трехфазный), протекающий по обмотке 22 кольцевого магнитопровода 25 статора генератора-возбудителя, преобразуется в пульсирующий постоянный ток с помощью выпрямительного блока 24 (например, трехфазного), и далее этот пульсирующий постоянный ток подается через блок 31 регулирования тока возбуждения, щеточный узел 10 и контактные кольца 9 в обмотку 8 возбуждения клювообразного пакета 7 ротора. При прохождении постоянного тока через обмотку 8 возбуждения клювообразного пакета 7 ротора (индуктора) вокруг обмотки 8 создается при вращении клювообразного пакета 7 ротора вращающийся магнитный поток, пронизывающий сам клювообразный пакет 7 ротора, воздушный зазор между пакетом 7 ротора и пакетом 5 статора и зубцы в пакете 5 статора. При вращении клювообразного пакета 7 ротора под пакетом 5 статора попеременно проходят "северный" и "южный" магнитные полюсы индуктора, вызывающие зубцовые пульсации вращающегося магнитного потока, изменяющиеся по величине и направлению, вследствие чего в якорной обмотке 12 пакета 5 статора индуктируется переменная электродвижущая сила (ЭДС). Переменный ток (например, трехфазный), протекающий по якорной обмотке 12 статора, преобразуется в пульсирующий постоянный ток с помощью блока 11 силовых выпрямителей (например, трехфазных силовых выпрямителей) и подается к силовым разъемам 16. Вентилятор 13, вращаясь, создает через вентиляционные воздухозаборные отверстия "а" в передней крышке 1 воздушное разрежение во внутренней полости "е" корпуса генераторной установки, вследствие чего внутрь корпуса генераторной установки засасывается наружный воздух через вентиляционные воздухозаборные прорези "в" в торцевой стенке 15 защитного кожуха 14, вентиляционные воздухозаборные отверстия "б" в задней крышке 2 и далее через вентиляционные воздухозаборные проемы "д" в днище 20 цилиндрического стакана 17 ротора генератора-возбудителя на постоянных магнитах, создающий воздушный поток, обтекающий блок 11 силовых выпрямителей, кольцевой магнитопровод 25 статора генератора-возбудителя с обмоткой 22, пакет 5 статора с якорной обмоткой 12, а также клювообразный пакет 7 ротора с обмоткой 8 возбуждения. За счет движения этого воздушного потока осуществляется охлаждение нагревающихся при работе под электрической нагрузкой (например, при проведении электросварочных работ с большими токовыми нагрузками) как кольцевого магнитопровода 25 статора генератора-возбудителя с обмоткой 22, так и пакета 5 статора с якорной обмоткой 12, а также клювообразного пакета 7 ротора с обмоткой 8 возбуждения постоянного тока вследствие процесса теплоотдачи, то есть передачи тепла от нагретых элементов (блока 11 силовых выпрямителей, кольцевого магнитопровода 25 статора генератора-возбудителя, пакета 5 статора и пакета 7 ротора) к движущейся среде (воздуху). Дополнительно при вращении цилиндрического стакана 17 ротора генератора-возбудителя в кольцевой камере "г", образованной цилиндрическим стаканом 17 и торцом 18 задней крышки 2, образуется вихревой воздушный поток за счет вращения пластинчатых колодок 28 постоянных магнитов, закручивающих воздушный поток по периферии внутренней боковой стенки 23 цилиндрического стакана 17 аналогично работе импеллера (вращающейся лопаточной решетки с очень короткими лопатками). За счет изменения режима обтекания кольцевым воздушным потоком кольцевого магнитопровода 25 статора генератора-возбудителя (ламинарный режим течения воздушного потока переходит в вихревой турбулентный режим течения) происходит интенсификация процесса теплоотдачи от нагретого кольцевого магнитопровода 25 статора генератора-возбудителя с обмоткой 22 к проходящему через него воздушному потоку. При этом снижается температура кольцевого магнитопровода 25 статора генератора-возбудителя и не возникает опасности перегрева его обмотки 22. Кроме того, при вращении лопаточной решетки 19 дополнительного вентилятора с лопатками 27 на днище 20 цилиндрического стакана 17 во внутренней полости "е" корпуса генераторной установки в пространстве между клювообразным пакетом 7 ротора и днищем 20 цилиндрического стакана 17 возникает дополнительный кольцевой вихревой поток, имеющий разрежение в центральной части и повышенное давление на периферии, вследствие чего режим течения воздушного потока на данном участке воздушного тракта также изменяется (ламинарный режим течения воздушного потока переходит в турбулентный режим), что приводит к эффективной вентиляции лобовых частей как клювообразного пакета 7 ротора с обмоткой 8 возбуждения, так и пакета 5 статора с якорной обмоткой 12. При этом происходит резкое увеличение скорости кольцевого воздушного потока в кольцевом зазоре, образованном наружной боковой стенкой клювообразного пакета 7 ротора и внутренней боковой стенкой пакета 5 статора, что в сочетании с вихревым режимом течения воздушного потока приводит к интенсификации процесса теплоотдачи от нагретых пакета 5 статора и клювообразного пакета 7 ротора к проходящему через них воздушному потоку. Температура как пакета 5 статора, так и клювообразного пакета 7 ротора значительно понижается и не возникает опасности перегрева якорной обмотки 12 пакета 5 статора и обмотки 8 возбуждения постоянного тока в пакете 7 ротора при больших токовых нагрузках, например, при проведении электросварочных работ дуговой сваркой.From the drive (not shown) through the pulley 30 of the V-belt transmission, the rotational movement is transmitted to the shaft 6 with a beak-shaped rotor package 7 and with a cylindrical barrel 17 of the rotor of the permanent magnet exciter. When the cylindrical cup 17 of the rotor of the generator exciter with the plate pads 28 of permanent magnets rotates, a rotating magnetic flux is created that penetrates the air annular gap between the plate pads 28 of the permanent magnets and the ring magnetic circuit 25 of the stator of the generator exciter, as well as the piercing pole protrusions 26 of the fixed ring magnetic circuit 25 with a winding 22, while in the winding 22 of the annular magnetic circuit 25 of the stator of the generator-exciter, a variable electric motor is induced uschaya force (EMF). An alternating current (for example, three-phase) flowing through the winding 22 of the annular magnetic circuit 25 of the stator of the exciter-generator is converted into a pulsating direct current using a rectifying unit 24 (for example, three-phase), and then this pulsating direct current is supplied through the excitation current control unit 31, brush assembly 10 and slip rings 9 into the excitation winding 8 of the beak-shaped package 7 of the rotor. When direct current passes through the excitation winding 8 of the beak-shaped rotor package 7 (inductor) around the winding 8, when the beak-shaped rotor package 7 is rotated, a rotating magnetic flux penetrates the beak-like rotor package 7, the air gap between the rotor package 7 and the stator package 5 and the teeth in the package 5 stator. When the beak-shaped rotor package 7 rotates under the stator package 5, the “north” and “south” magnetic poles of the inductor alternately pass, causing tooth pulsations of the rotating magnetic flux, changing in magnitude and direction, as a result of which an alternating electromotive force is induced in the armature winding 12 of the stator package 5 ( EMF). Alternating current (for example, three-phase) flowing through the stator armature winding 12 is converted into a pulsating direct current using the power rectifier unit 11 (for example, three-phase power rectifiers) and is supplied to the power connectors 16. The fan 13, rotating, creates through the air intake vents "a" in the front cover 1 is an air rarefaction in the inner cavity "e" of the generating set housing, as a result of which outside air is sucked into the generating set housing through the air intake vents e slots “c” in the end wall 15 of the protective casing 14, ventilation air inlets “b” in the back cover 2 and further through the air ventilation openings “d” in the bottom 20 of the cylindrical glass 17 of the rotor of the permanent magnet exciter, creating an air flow, the flowing block 11 of the power rectifiers, the annular magnetic circuit 25 of the stator of the exciter-generator with the winding 22, the stator package 5 with the anchor winding 12, as well as the beak-shaped rotor package 7 with the excitation winding 8. Due to the movement of this air flow, cooling of the ring stator 25 of the exciter generator with winding 22 and the stator package 5 with the armature winding 12, as well as the stator pack 5, are heated for those who work under electric load (for example, when conducting electric welding with high current loads). beak-shaped package 7 of the rotor with a winding 8 of direct current excitation due to the process of heat transfer, that is, heat transfer from heated elements (block 11 power rectifiers, ring magnetic circuit 25 the stator of the generator exciter, the stator package 5 and the rotor package 7) to a moving medium (air). Additionally, when the cylindrical cup 17 of the rotor of the generator exciter rotates in the annular chamber "g" formed by the cylindrical cup 17 and the end face 18 of the back cover 2, a vortex air flow is formed due to the rotation of the plate pads 28 of permanent magnets, twisting the air flow around the periphery of the inner side wall 23 a cylindrical cup 17 is similar to the operation of an impeller (a rotating blade grid with very short blades). Due to the change in the mode of flow around the annular magnetic circuit 25 of the annular stator of the exciter-generator stator (the laminar flow regime of the air flows into a vortex turbulent flow mode), the heat transfer process from the heated annular magnetic circuit 25 of the stator of the generator-exciter with the winding 22 to the air flow passing through it . This reduces the temperature of the annular magnetic circuit 25 of the stator of the exciter-generator and there is no danger of overheating of its winding 22. In addition, when the blade grid 19 of the additional fan with blades 27 rotates on the bottom 20 of the cylindrical cup 17 in the internal cavity "e" of the generator set in space between the beak-shaped package 7 of the rotor and the bottom 20 of the cylindrical glass 17 there is an additional annular vortex flow having a vacuum in the Central part and high pressure on the periphery, sun As a result, the flow regime of the air flow in this section of the air path also changes (the laminar flow regime of the air flow turns into turbulent mode), which leads to efficient ventilation of the frontal parts of both the bill-shaped rotor package 7 with the excitation winding 8 and the stator package 5 with the anchor winding 12. In this case, there is a sharp increase in the speed of the annular air flow in the annular gap formed by the outer side wall of the beak-shaped package 7 of the rotor and the inner side wall of the package 5 stat However, in combination with the vortex regime of the air flow, it intensifies the heat transfer from the heated stator package 5 and the beak-shaped rotor package 7 to the air flow passing through them. The temperature of both the stator package 5 and the beak-shaped package 7 of the rotor is significantly reduced and there is no danger of overheating of the anchor winding 12 of the stator package 5 and of the direct current excitation winding 8 in the rotor package 7 at high current loads, for example, when performing electric welding by arc welding.

Наличие в узле возбуждения постоянного тока в составе индукторной генераторной установки генератора-возбудителя на постоянных магнитах, ротор которого выполнен в виде цилиндрического стакана 17 с постоянными магнитами на внутренней боковой стенке, закрепленного на валу 6 между пакетом 7 ротора и торцом 18 задней крышки 2, а также выполнение торца 18 задней крышки 2 с кольцевым выступом 21, на котором закреплен статор с обмоткой 22 генератора-возбудителя на постоянных магнитах, и подключение последней через выпрямительный блок 24 и указанный щеточный узел 10 к контактным кольцам 9 позволяет улучшить массогабаритные характеристики индукторной генераторной установки постоянного тока за счет исключения применения в качестве узла возбуждения постоянного тока отдельных источников питания (например, аккумуляторных батарей, обладающих значительными массой и габаритами). Встроенный в корпус индукторной генераторной установки генератор-возбудитель на постоянных магнитах с вышеотмеченными признаками обладает малыми массой и габаритами и большой надежностью в эксплуатации, поскольку в отличие от, например, аккумуляторных батарей не требуется периодической подзарядки, а также не требуются периодические профилактические работы по поддержанию его в рабочем состоянии (магнитное поле постоянных магнитов не зависит от наличия или отсутствия источников постоянного тока). Наличие в узле охлаждения указанных обмоток 8, 12 пакетов 7, 5 ротора и статора и блока 11 силовых выпрямителей дополнительного вентилятора с лопаточной решеткой 19, смонтированного на валу 6 и расположенного между упомянутым пакетом 7 ротора и днищем 20 цилиндрического стакана 17, а также выполнение днища 20 цилиндрического стакана 17 с вентиляционными воздухозаборными проемами "д", сообщающими между собой полость упомянутой кольцевой камеры "г" и внутреннюю полость "е", ограниченную корпусом генераторной установки, позволяет, за счет создания воздушного вихревого потока в пространстве между пакетом 7 ротора и днищем 20 цилиндрического стакана 17, обеспечить эффективную вентиляцию лобовых частей как пакета 5 статора с обмоткой 12, так и пакета 7 ротора с обмоткой 8, поскольку изменяется режим течения воздушного потока на данном участке воздушного тракта охлаждения указанных элементов генераторной установки (ламинарный режим течения воздушного потока переходит в турбулентный режим). Вследствие этого происходит интенсификация процесса теплоотдачи от нагретых пакетов 5, 7 статора и ротора с обмотками соответственно 12, 8 к проходящему через них воздушному потоку (теплоносителю), что в сочетании с организацией в указанной кольцевой камере "г", образованной цилиндрическим стаканом 17 и торцом 18 задней крышки 2, дополнительного воздушного вихревого потока, вызванного вращением выступающих за внутреннюю боковую стенку 23 цилиндрического стакана 17 постоянных магнитов, работающих как импеллер (лопаточная решетка с очень короткими лопатками), позволяет значительно улучшить температурный режим указанных элементов генераторной установки и повысить надежность ее в эксплуатации в целом, путем повышения эффективности ее охлаждения.The presence in the node of the direct current excitation as part of the induction generator installation of a permanent magnet exciter, the rotor of which is made in the form of a cylindrical cup 17 with permanent magnets on the inner side wall, mounted on the shaft 6 between the rotor package 7 and the end face 18 of the back cover 2, and also the execution of the end face 18 of the rear cover 2 with an annular protrusion 21, on which a stator is fixed with a winding 22 of a permanent magnet exciter, and connecting the latter through a rectifier unit 24 and the specified intramural node 10 to the slip rings 9 can improve the weight and size characteristics of inductor DC genset by eliminating the use as an excitation assembly DC separate power supplies (e.g., batteries having considerable mass and dimensions). The permanent magnet exciter generator built into the housing of the induction generator set with the above-mentioned features has a small weight and dimensions and high operational reliability, because unlike, for example, rechargeable batteries, periodic recharging is not required, and periodic preventive maintenance is not required to maintain it in working condition (the magnetic field of permanent magnets does not depend on the presence or absence of direct current sources). The presence in the cooling unit of the indicated windings 8, 12 of the rotor and stator packages 7, 5 and the power rectifier unit 11 of the additional fan with a blade grid 19 mounted on the shaft 6 and located between the rotor package 7 and the bottom 20 of the cylindrical cup 17, as well as the bottom 20 of the cylindrical cup 17 with ventilation air intake openings "d", communicating with each other the cavity of the said annular chamber "g" and the internal cavity "e", limited by the housing of the generating set, allows, by creating of a stuffy vortex flow in the space between the rotor package 7 and the bottom 20 of the cylindrical cup 17, to ensure effective ventilation of the frontal parts of both the stator package 5 with winding 12 and the rotor package 7 with winding 8, since the air flow in this section of the cooling air duct changes the specified elements of the generator set (laminar flow of air flows into a turbulent mode). As a result of this, the process of heat transfer from the heated packages 5, 7 of the stator and rotor with windings 12, 8, respectively, to the air flow (coolant) passing through them occurs, which, in combination with the organization in the said annular chamber "g", formed by a cylindrical glass 17 and an end 18 of the back cover 2, an additional air vortex flow caused by the rotation of the permanent magnets protruding beyond the inner side wall 23 of the cylindrical cup 17, acting as an impeller (the blade grill is very short blades), can significantly improve the temperature regime of these elements of the generator set and increase its reliability in operation as a whole, by increasing the efficiency of its cooling.

Claims

1. Induction DC generator, comprising a housing with front and rear covers, in which thrust bearings are installed, a stator package mounted in the housing, rotatably mounted inside the housing in said thrust bearings with a rotor package, in which a DC excitation winding is placed connected through contact rings and a brush assembly mounted on one end of the shaft to a direct current excitation unit, a block of power rectifiers built into the housing the stator pack winding, as well as a cooling unit for said windings and a power rectifier unit, including a fan mounted on the other end of the shaft outside the housing from the front cover side, as well as air intake openings made in the front and rear covers, characterized in that the DC excitation unit includes a permanent magnet exciter-generator, the rotor of which is made in the form of a cylindrical cup mounted on a shaft between the said rotor package and the end of the back cover , and forming together with the latter an annular chamber, and the cooling unit of these windings and the power rectifier unit includes an additional fan with a spatula mounted on the shaft and located between the rotor package and the bottom of the specified cylindrical cup, while the end of the back cover is made with an annular protrusion, on which the stator is fixed with the winding of the exciter-generator with permanent magnets, the latter are fixed on the inner side wall of the exciter-generator enclosing the stator -mentioned cylindrical sleeve, and a stator winding of the generator-exciter is connected through a rectifier unit and said brush assembly to the slip rings, wherein the cylindrical sleeve bottom is made with ventilation air intake apertures, interconnected cavity in said annular chamber and the internal cavity defined by housing the generator set.

2. Inductive DC generator according to claim 1, characterized in that the stator of the permanent magnet exciter is made in the form of an annular magnetic circuit of a powder composite magnetically soft material with pole protrusions on the periphery on which the winding of this generator exciter is placed, the inner side wall of the annular magnetic circuit is coupled with the outer side wall of the said annular protrusion at the end of the back cover.

3. Inductive DC generator according to claim 1, characterized in that the blade grill of the additional fan is fixed to the bottom of the said cylindrical cup, while the blades of this blade grill are placed between the indicated ventilation air intakes on the bottom of the cylindrical cup.

4. Inductive DC generator according to claim 1 or 2, characterized in that the permanent magnets of the exciter are made in the form of plate pads of magneto-anisotropic powder material, mated around the circumference by adhesive bonding to the inner side wall of the cylindrical glass and covering the pole projections annular magnetic circuit of the stator of the exciter-generator.