RU23220U1

RU23220U1 - CONTACTLESS CLAW-GENERATOR

Info

Publication number: RU23220U1
Application number: RU2001127838/20U
Authority: RU
Inventors: А.В. Шиндяпин; А.П. Юцит; Н.И. Новоселов; С.А. Благов; А.А. Лапухин
Original assignee: Шиндяпин Александр Владимирович
Priority date: 2001-10-22
Filing date: 2001-10-22
Publication date: 2002-05-27

Abstract

Бесконтактный когтеобразный генератор, содержащий корпус, полюсную систему, диск для ее закрепления, деталь, поддерживающую вращающиеся части, подшипники, магнитопровод обмотки возбуждения, приводной шкив, вентилятор, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным диском, на дисках выполнены центрирующие буртики для полюсной системы, полюсная система крепится к дискам винтами, ступицы дисков установлены на наружных обоймах подшипников, в качестве детали, поддерживающей вращающиеся части, применена неподвижная ось, магнитопровод обмотки возбуждения выполнен в виде втулки и двух примыкающих к ней чашеобразных фланцев, причем втулка и фланцы установлены на неподвижной оси во внутрироторном пространстве, приводной шкив генератора установлен на ступице одного из дисков над подшипником, генератор снабжен центробежным и осевым вентиляторами примыкающими к дискам.A non-contact claw-shaped generator comprising a housing, a pole system, a disk for securing it, a part supporting rotating parts, bearings, a magnetic circuit of the field winding, a drive pulley, a fan, characterized in that it is provided with an additional disk, centering collars for the pole system are made on the disks, the pole system is screwed to the disks, the hubs of the disks are mounted on the outer bearings of the bearings, a fixed axis is used as a part supporting the rotating parts, the magnetic circuit of the coil The field of excitation is made in the form of a sleeve and two cup-shaped flanges adjacent to it, with the sleeve and flanges mounted on a fixed axis in the rotor space, the drive pulley of the generator mounted on the hub of one of the disks above the bearing, the generator is equipped with centrifugal and axial fans adjacent to the disks.

Description

М.Кл. 7: Н02К 15/02 БЕСКОНТАКТНЫЙ КОГТЕОБРАЗНЫЙ ГЕНЕРАТОРM.C. 7: Н02К 15/02 CONTACTLESS CLAW-SHAPED GENERATOR

Нолезная модель относится к электротехнической промышленности, а именно, к электрооборудованию автомобилей, тракторов, самолетов и других самоходных машин.The useful model refers to the electrical industry, namely, to the electrical equipment of cars, tractors, aircraft and other self-propelled machines.

Известен бесконтактный когтеобразный генератор неременного тока с внутризамкнутым магнитным потоком по патенту США № 5437090, МКИ 6: Н02К 15/02, заявл. 25.02.94 г, опубл.01.08.95 г, «Способ изготовления ротора генератора переменного тока.Known non-contact claw-shaped continuous-current generator with intracircular magnetic flux according to US patent No. 5437090, MKI 6: H02K 15/02, decl. 02/25/94 g, publ. 01/08/95 g, "A method of manufacturing a rotor of an alternator.

В известном техническом решении когти ротора закреплены на диске консольно. Во внутренней полости, образованной когтями ротора, размещена обмотка возбуждения, каркас которой крепится к подшипниковому шщу. Когти ротора одной полярности соединены с когтями другой полярности посредством кольца из немагнитной стали, размещаемого с внутренней стороны когтей. Кольцо крепится к копям электронной сваркой.In a known technical solution, the rotor claws are mounted on a cantilever disk. An excitation winding is placed in the inner cavity formed by the claws of the rotor, the frame of which is attached to the bearing box. The claws of a rotor of one polarity are connected to the claws of another polarity by means of a ring of non-magnetic steel placed on the inside of the claws. The ring is attached to the mines by electronic welding.

Недостатками известного бесконтактного когтеобразного генератора являются:The disadvantages of the known contactless claw-shaped generator are:

-возможность пластических деформаций когтей полюсной системы в результате воздействия на них тепла, выделяемого при приварке кольца к когтям, что усложняет ба11ансиров1су ротора;- the possibility of plastic deformations of the claws of the pole system as a result of exposure to the heat generated during welding of the ring to the claws, which complicates the rotor balancing;

-повышенное сопротивление прохождению магнитного потока в зазоре между магнитопроводом обмотки возбуждения и полюсной системой ротора ввиду того, что кольцо из немагнитной стали снижает толщину когтей. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому технриескому решению является бесконтактный когтеобразный генератор, выпускаемый амер осанской фирмой Delco Remy, являющейся- increased resistance to the passage of magnetic flux in the gap between the magnetic circuit of the field winding and the pole system of the rotor due to the fact that the ring of non-magnetic steel reduces the thickness of the claws. The closest in technical essence and the achieved effect to the claimed technical solution is a non-contact claw-shaped generator manufactured by the Amer Oscan company Delco Remy, which is

, пв1Ч.||«и л . , ., pv1CH. || «and l. ,.

отделением General Motors (см. книгу «Генераторы зарубежных автомобилей авторов А.В. Акимов, С.В. Акимов, Л.П. Лейкин, изд. «За рулем, 1998 г, стр.22-23 ), выбранный в качестве прототипа.Department of General Motors (see the book "Generators of foreign cars by A.V. Akimov, S.V. Akimov, L.P. Leikin, ed." Driving, 1998, p. 22-23), selected as a prototype .

В известном бесконтактном генераторе когтеобразные полюса одной полярности выполнены заодно с диском, посаженным на вал генератора, а полюса другой полярности приварены к первым немагнитным материалом. Каркас обмотки возб)ждения размещен на магнитопроводе, закрепленном на крышке генератора. Между магнитопроводом и полюсной системой имеется воздушный зазор. При вращении вала генератора полюсная система врашается при неподвижной обмотке возбуждения. Приводной шкив и осевой вентилятор размещены на консоли вала снаружи корпуса генератора.In the known non-contact generator, the claw-shaped poles of one polarity are integral with the disk mounted on the generator shaft, and the poles of the other polarity are welded to the first non-magnetic material. The excitation winding frame is placed on a magnetic circuit fixed to the generator cover. There is an air gap between the magnetic circuit and the pole system. When the generator shaft rotates, the pole system rotates when the field winding is stationary. The drive pulley and axial fan are located on the shaft console outside the generator housing.

Педостатками известного генератора являются:The disadvantages of the known generator are:

-меньшая мощность по сравнению со щеточными когтеобразными генераторами при одинаковых их габаритах;-lower power compared to brush claw-shaped generators with the same dimensions;

-невозможность применения на машинах с высокооборотными двигателями из-за низкой прочности роторов (см. книгу «Проектирование электрических машин переменного тока автора Балагурова В. А.);- the inability to use on machines with high-speed engines due to the low strength of the rotors (see the book "Design of electric machines of alternating current by V. Balagurov);

-недостаточная прочность присоединения к диску когтеобразных полюсов, находящихся на консоли полюсной системы, что усложняет балансировку ротора;- Insufficient strength of the claw-shaped poles attached to the disk located on the console of the pole system, which complicates the balancing of the rotor;

-повышенные габариты генератора в направлении его продольной оси, что является следствием крепления магнитопровода обмотки возбуждения к крышке генератора и размещения приводного шкива и осевого вентилятора на консоли вала;-increased dimensions of the generator in the direction of its longitudinal axis, which is the result of attaching the magnetic circuit of the field winding to the generator cover and placing the drive pulley and axial fan on the shaft console;

-недостаточное охлаждение статора генератора ввиду того, что осевой вентилятор расположен на значительном расстоянии от статора, а также из-за того, что охлаждающий поток воздуха подается к статору только через окна, выполненные в корпусе генератора;- insufficient cooling of the stator of the generator due to the fact that the axial fan is located at a considerable distance from the stator, and also because the cooling air flow is supplied to the stator only through windows made in the generator body;

-возможность попадания в зазор между полюсной системой и магнитопроводом обмотки возбужде1шя пыли и грязи, что может привести к заклиниванию ротора относительно магнитопровода.- the possibility of getting into the gap between the pole system and the magnetic circuit of the winding of excited dust and dirt, which can lead to jamming of the rotor relative to the magnetic circuit.

Технический результат полезной модели состоит в устранении указанных недостатков прототипа, а именно, в снижении первоначального дисбаланса полюсной системы, повышении качества балансировки ротора, увеличении прочности крепления полюсной системы к диску, уменьшении габарита генератора в направлении его продольной оси, повышении степени охлаждения статора, в зашлите воздушного зазора между полюсной системой и магнитопроводом от попадания пыли и грязи.The technical result of the utility model consists in eliminating the indicated disadvantages of the prototype, namely, in reducing the initial imbalance of the pole system, improving the quality of balancing of the rotor, increasing the strength of fastening the pole system to the disk, reducing the size of the generator in the direction of its longitudinal axis, increasing the degree of cooling of the stator, air gap between the pole system and the magnetic circuit from dust and dirt.

Технический результат достигается тем, что бесконтактный когтеобразный генератор, содержащий корпус, полюсную систему, диск для её закрепления, деталь, поддерживающую вращающиеся части, подшипники, магнитопровод обмотки возбуждения, приводной шкив, вентилятор, согласно предлагаемому изобретению, снабжен дополнительным диском, на дисках выполнены центрирующие буртики для полюсной системы, полюсная система крепится к дискам винтами, ступищ, дисков установлены на наружных обоймах подшипников, в качестве детали, поддерживающей вращающиеся части, щ)именена неподвижная ось, магнитопровод обмотки возбуждения выполнен в виде втулки и двух примыкающих к ней чашеобразных фланцев, причем втулка и фланцы установлены на неподвижной оси во внутрироторном пространстве, приводной шкив генератора установлен на ступице одного из дисков над подшипником, генератор снабжен центробежным и осевым вентилятором«,примыкаюшими к дискам.The technical result is achieved by the fact that a non-contact claw-shaped generator comprising a housing, a pole system, a disk for securing it, a part supporting rotating parts, bearings, a magnetic circuit of the field winding, a drive pulley, a fan, according to the invention, is equipped with an additional disk, the centering disks are made flanges for the pole system, the pole system is attached to the discs with screws, hubs, discs are mounted on the outer bearings of the bearings, as a part supporting the rotating parts, u) the fixed axis is named, the magnetic circuit of the field winding is made in the form of a sleeve and two cup-shaped flanges adjacent to it, the sleeve and flanges mounted on a fixed axis in the rotor space, the drive pulley of the generator is mounted on the hub of one of the disks above the bearing, the generator is equipped with centrifugal and axial fan "adjacent to the disks.

Снабжение генератора дополнительным диском позволяет прикрепить полюсную систему к дискам с двух её сторон, что повышает npO4HOCTi. закрепления полюсной системы в целом и снижает трудоёмкость балансировки ротора, улучшает качество балансировки.Supplying the generator with an additional disk allows you to attach the pole system to the disks on its two sides, which increases npO4HOCTi. fixing the pole system as a whole and reduces the complexity of balancing the rotor, improves the quality of balancing.

12, 3 12, 3

Выполнение на дисках центрирующих буртиков для нолюсной системы упрощает сборку ротора, позволяет снизить начальный дисбаланс полюсной системы и упростить балансировку ротора.The implementation on the discs of the centering collars for the pole system simplifies the assembly of the rotor, reduces the initial imbalance of the pole system and simplifies the balancing of the rotor.

Крепление полюсной системы к дискам винтами позволяет получить единый узел вращающихся частей - ротор генератора.Fastening the pole system to the disks with screws allows you to get a single unit of rotating parts - the generator rotor.

Установка ступиц дисков на наружных обоймах подшипников позволяет разместить их внутренние обоймы на неподвижной оси.The installation of disc hubs on the outer race of the bearings allows you to place their inner race on a fixed axis.

Применение в качестве детали, поддерживающей вращающиеся части, неподвижной оси создает возможность расположить приводной шкив генератора на ступице одного из дисков над подшипником, что уменьшает изгибающую нагрузку на ось, что в свою очередь способствует увеличению срока службы подшипников.The use of a fixed axis as a part supporting the rotating parts makes it possible to locate the drive pulley of the generator on the hub of one of the disks above the bearing, which reduces the bending load on the axis, which in turn contributes to an increase in the service life of the bearings.

Выполнение магнитопровода обмотки возбуждения в виде втулки и двух примыкаюших к ней чашеобразных фланцев позволяет расположить часть тела магнитопровода над обмоткой возбуждения, что в свою очередь позволяет увеличить общую площадь контакта магнитопровода и полюсной системы по дополнительному воздущному зазору. Это уменьшает сопротивление прохождению магнитного потока и, соответственно, снижает необходимую намагничивающую силу, что позволяет уменьщить габариты обмотки возбуждения.The implementation of the magnetic circuit of the field winding in the form of a sleeve and two adjacent cup-shaped flanges allows you to place part of the body of the magnetic circuit over the field coil, which in turn allows you to increase the total contact area of the magnetic circuit and the pole system for an additional air gap. This reduces the resistance to the passage of magnetic flux and, accordingly, reduces the necessary magnetizing force, which allows to reduce the dimensions of the field winding.

Установка втулки и чашеобразных фланцев на неподвижной оси во внутрироторном пространстве позволяет уменьшить габарит генератора в направлении его продольной оси. За счет отсутствия контакта дополнительного воздушного зазора с внешней средой исключается возможность попадания в него пыли и грязи, что в свою очередь создает (ожность выполнить этот зазор минимальным.The installation of the sleeve and cup-shaped flanges on a fixed axis in the rotor space allows to reduce the size of the generator in the direction of its longitudinal axis. Due to the lack of contact of the additional air gap with the external environment, the possibility of dust and dirt getting into it is excluded, which in turn creates (the ability to make this gap minimal.

Установка приводного шкива генератора на ступице одного из дисков также позволяет уменьшить габарит генератора в направлении его продольной оси.Installing the drive pulley of the generator on the hub of one of the disks also allows to reduce the size of the generator in the direction of its longitudinal axis.

Снабжение генератора центробежным и осевым вентиляторами, примыкающими к дискам, позволяет повысить степень охлаждения статора. Заявляемый бесконтактный когтеобразный генератор обладает новизной и изобретательским уровнем, так как при проведении поиска по источникам патентной и научно-технической документации авторами не выявлены технические решения, аналогичные решениям по предполагаемому изобретению.The supply of the generator with centrifugal and axial fans adjacent to the disks allows to increase the degree of cooling of the stator. The inventive contactless claw-shaped generator has a novelty and inventive step, since when searching the sources of patent and scientific and technical documentation, the authors did not identify technical solutions similar to those of the proposed invention.

Заявляемое устройство не сложно по конструкции, изготавливается на штатном оборудовании заводов по производству электрических машин. Оно применимо при производстве генераторов для систем электрооборудования автомобилей, тракторов, танков, самолетов и других самоходных машин. Следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критерию «промышленная применимость.The inventive device is not difficult in design, manufactured on standard equipment of factories for the production of electrical machines. It is applicable in the manufacture of generators for electrical systems of cars, tractors, tanks, aircraft and other self-propelled machines. Therefore, the proposed solution meets the criterion of "industrial applicability.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами. На фиг. 1 показан общий вид бесконтактного когтеобразного генератора, совмещенный с сечением плоскостью, проходящей через его продольную ось. На фиг. 2 изображена полюсная система.The essence of the proposed technical solution is illustrated by drawings. In FIG. 1 shows a general view of a contactless claw-shaped generator, combined with a section by a plane passing through its longitudinal axis. In FIG. 2 shows a pole system.

Устройство содержит неподвижную ось 1, которая крепится к крышке 2 генератора гайкой 3 и фиксируется стопорной щайбой 4. На ось 1 напрессована втулка 5, выполненная из магнитопроводящего металла и покрытая электроизолирующим материалом. На втулке 5 размещена обмотка возбуждения 6. К втулке 5 примыкают: чашеобразные фланцы 7 и 8, напрессованные на ось 1. Фланцы 7 и 8 выполнены из магнитопроводящего материала. Стенки 9 чащеобразных фланцев 7 и 8 обращены друг к другу и офаничивают пространство, занимаемое обмоткой возбуждения 6. Наружные поверхности стенок 9 фланцев 7 и 8 обращены к внутренним поверхностям полюсной системы 10. Между ними конструктивно выполнен воздущный зазор, предотвращающий заклинивание полюсной системы 10 относительно чащеобразных фланцев 7 и 8.The device contains a fixed axis 1, which is attached to the generator cover 2 with a nut 3 and fixed with a lock washer 4. A sleeve 5 is pressed onto the axis 1, made of magnetically conductive metal and coated with an electrically insulating material. An excitation winding 6 is placed on the sleeve 5. Adjacent to the sleeve 5 are: cup-shaped flanges 7 and 8, pressed onto the axis 1. The flanges 7 and 8 are made of magnetically conductive material. The walls 9 of the often-shaped flanges 7 and 8 are facing each other and confine the space occupied by the field winding 6. The outer surfaces of the walls 9 of the flanges 7 and 8 are facing the inner surfaces of the pole system 10. An air gap is structurally made between them to prevent jamming of the pole system 10 of relatively common flanges 7 and 8.

Полюсная система 10 состоит из двух половин 11 и 12, представляющих собой стаканы из магнитопроводящего металла с выполненными на них когтеобразными полюсами 13. На внутренних поверхностях полюсов 13 выполнены кольцевые канавки 14. Полюсные половины 11 и 12 соединены друг с другом при помощи кольца 15 из немагнитопроводящего металла, полученного путем заливки последнего в межполюсное пространство.The pole system 10 consists of two halves 11 and 12, which are cups of magnetically conductive metal with claw-shaped poles 13 made on them. On the inner surfaces of the poles 13, annular grooves are made 14. The pole halves 11 and 12 are connected to each other by a ring 15 of non-magnetic conductive metal obtained by pouring the latter into the interpolar space.

На торцах полюсных половин 11 и 12 выполнены резьбовые отверстия 16, равномерно расположенные по окружностям. К торцам полюсных половин 11 и 12 присоединены с помощью винтов 17 диски 18 и 19, отлитые из легкого металла, например, алюминия. Заодно с диском 18 отлиты лопатки 20 центробежного вентилятора. К диску 19 с помощью винтов 21 прикреплен осевой вентршятор 22. На дисках выполнены центрирующие буртики 23, предназначенные для установки на них полюсной системы 10. Ступица одного из дисков (позиция 19) удлинена для размещения на ней приводного шкива 24. Ступицы дисков 18 и 19 установлены на наружных обоймах подшипников 25, внутренние обоймы которых посажены на неподвижную ось 1.At the ends of the pole halves 11 and 12, threaded holes 16 are made evenly spaced around the circumferences. To the ends of the pole halves 11 and 12 are connected by screws 17 discs 18 and 19, cast from light metal, for example, aluminum. Along with the disk 18, the centrifugal fan blades 20 are cast. An axial fan rotor 22 is attached to the disk 19 using screws 21. Centering flanges 23 are made on the disks for mounting the pole system 10. The hub of one of the disks (position 19) is extended to accommodate the drive pulley 24. The hubs of the disks 18 and 19 mounted on the outer race of bearings 25, the inner race of which are mounted on a fixed axis 1.

Вращающий момент от двигателя машины передается с помощью ременной передачи на приводной шкив 24 генератора. Шкив 24 вращает , ротор генератора. При этом вн тренние обоймы подщипников 25 неподвижны.The torque from the engine of the machine is transmitted using a belt drive to the drive pulley 24 of the generator. The pulley 24 rotates, the generator rotor. In this case, the inner clips of the bearings 25 are motionless.

Предлагаемое устройство бесконтактного когтеобразного генератора с дисками, ступицы которых установлены на наружных обоймах подщипников, позволяет вместо вращающегося вала прототипа использовать неподвижную ось, что дает возможность разместить приводной щкив генератора не на консоли вала прототипа, а на ступице одного из дисков над подщипником. Это позволяет уменьщить продольный габарит генератора.The proposed device of a contactless claw-shaped generator with disks, the hubs of which are mounted on the outer clips of the bearings, allows the use of a fixed axis instead of the rotating shaft of the prototype, which makes it possible to place the drive pulley of the generator not on the console of the prototype shaft, but on the hub of one of the disks above the bearing. This allows you to reduce the longitudinal dimension of the generator.

Установка полюсной системы на центрирующие буртики двух дисков, расположенных с обеих её сторон, облегчает балансировку ротора, повыщаетInstalling the pole system on the centering flanges of two disks located on both sides of the disk facilitates balancing of the rotor

её качество, что позволяет генератору выдерживать режим работы ротора до 18 тыс. оборотов в минуту.its quality, which allows the generator to withstand the rotor operation mode up to 18 thousand revolutions per minute.

Размещение центробежного и осевого вентиляторов внутри корпуса генератора позволяет поддерживать оптимальный тепловой режим генератора в процессе работы.The placement of centrifugal and axial fans inside the generator housing allows you to maintain optimal thermal conditions of the generator during operation.

Бесконтактные когтеобразные генераторы по предлагаемой полезной модели найдут широкое применение в системах электрооборудования различньщ самоходных машин.Non-contact claw-shaped generators according to the proposed utility model will find wide application in electrical systems of various self-propelled machines.

Claims

A non-contact claw-shaped generator comprising a housing, a pole system, a disk for securing it, a part supporting rotating parts, bearings, a magnetic circuit of the field winding, a drive pulley, a fan, characterized in that it is provided with an additional disk, centering collars for the pole system are made on the disks, the pole system is screwed to the disks, the hubs of the disks are mounted on the outer bearings of the bearings, a fixed axis is used as a part supporting the rotating parts, the magnetic circuit of the coil The field of excitation is made in the form of a sleeve and two cup-shaped flanges adjacent to it, with the sleeve and flanges mounted on a fixed axis in the rotor space, the drive pulley of the generator is mounted on the hub of one of the disks above the bearing, the generator is equipped with centrifugal and axial fans adjacent to the disks.