SU1432672A1 - Бесконтактный синхронный генератор - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к электрическим машинам, и касаетс  выполнени  бесконтактных синхронных генераторов с внутри замкнутым магнитньт потоком. Целью изобретени   вл етс  повышение надежности и удельных массоэнерге- тических показателей. Генератор содержит статор 1 с  корной обмоткой, ротор с Т-образной системой клювов 2 одной пол рности и с двум  Г-об- разными системами клювов 4 и 5 противоположной пол рности, индуктор в виде двух основных кольцевых по

Description

(Л

00 Ф «Ч N

Puf.f

14

сто нных магнитов 8 и 9,намагниченных аксиально и встречно один относительно другого, основные кольцевые магнитопроводы 10 и 11, подшипниковые щиты 12 и 13 из немагнитного материала , подшипники 14 и 15. Новым в устройстве  вл етс  выполнение Т-образной системы клювов дельной, а ее дисковой части 3 - за одно целое с валом, а также введение в индуктор двух основных кольцевых маг- нитопроводов 10 и 11, примыкающих к торцам основных кольцевых посто нных магнитов и закрепленных попар- :но с посто нными магнитами на одном из подшипниковых шлтов с образованием дополнительных радиальных воз- душных зазоров 19 между наружными по

1

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к электрическим машинам , касаетс  выполнени  бесконтактных синхронных генераторов переменно-полюсного типа с внутризамкну- тым магнитным потоком и может быть использовано в системах электропитани , преимущественно в высокоскоростных автономных источниках питани  по- вьшенной мощности.

Целью изобретени   вл етс  повьш1е- ние надежности, удельных массо-энер- гетических показателей и мощности.

На фиг.1 показан предлагаемый генератор с разрезами,по системам клювов разной пол ности, общий вид; на фиг.2 - развертка полюсной системы ротора дл  2Р-6; на фиг.З и 4 - предлагаемый генератор с дополнительными Т-образнь ми системами, клювов; на фиг,5 и 6 - развертки полюсных систем ротора дл  генераторов по фиг.З и 4 соответственно.

Предлагаемый генератор содержит статор 1 с  корной обмоткой, ротор со средней Т-образной системой 2 клювов с дисковой частью 3, Г-образные системы 4 и 5 клювов с внутренними цилиндрическими поверхност ми .6 и 7 соответственно, основные кольце- ные посто нные магниты 8 и 9, намагниченные аксиально и встречно, осверхност ми основных кольцевых магни- топроводов и внутренними цилиндрическими поверхност ми Г-образных систем клювов 4 и 5 и дополнительных аксиальных воздушных зазоров 20 с торцовыми поверхност ми дисковой части 3 средней Т-образной системы клювов 2. Данное изобретение позвол ет повысить надежность и удельные массо- энергетические показатели генератора путем повышени  окружной скорости ротора с равнопрочной дисковой частью, увеличени  объема активных материалов , повьшени  жесткости ротора и критических частот вращени  вследствие уменьшени  рассто ни  между

подшипниковыми опорами. 1 з,п, ф-лы,

6 ипо 1 табл.

o

новные кольцевые магнитопроводы 10 и 11, подшипниковые щиты 12 и 13, подшипники 14 и 15, втулки 16 и 17, основной воздушный зазор 18 между системами ютювов и статором, дополнительные воздушные зазоры:- радиальные 19 между внутренними цилиндрическими поверхност ми 6 и 7 систем 4 и 5 клювов и наружными поверхност ми основных кольцевых магнитопроводов 10 и 11, и аксиальные 20 между торцовыми поверхност ми, основных кольцевых посто нных магнитов В и 9 и торцовыми поверхност ми дисковой части 3, 5 средней Т-образной системы 2 клювов. Системы 2, 4 и 5 клювов дискова  часть 3 и основные кольцевые магнитопроводы 10 и 11 выполнены из маг- нитом гкой стали, подшипниковые щиты 12 и 13 и втулки 16 и 17 - из нем&гнитной стали.

Системы клювов 2 имеют одну пол рность (на фиг,1 и 2 южную) и чередуютс  с системами 4 и 5 клювов, имеющими противоположную пол рность (на фиг.1 и 2 северную). Длина клювов систем 4 и 5 Б расточке равна половине длины Т-образных клювов системы 2, равной длине статора 1.Основные кольцевые посто нные магниты 8 и 9 и основные кольцевые магнитопроводы 10 и 11, образующие индуктор.

0

5

0

закреплены на подшипниковых щитах 12 и 13 по одному магниту и магнитопро-г воду на каждому щите и размещены симметрично относительно дисковой части 3. Посто нные магниты 8 и 9 намагничены аксиально и встречно друг относительно друга.

Системы клювов могут соедин тьс  между собой, например, с помощью сварки или путем заливки промежуткЪв между ними.немагнитным сплавом. Посто нные магниты могут быть выполнены из редкоземельного материала, например , железо-неодим-бор.

Предлагаемый бесконтактный синхронный генератор может содержать п пар (где п - любое целое число) дополнительных кольцевых посто нных магнитов 21 и 22 и дополнительных кольцевых магнитопрйводов 23 и 24 (фиг.З и 4), которые устанавливаютс  на подшипниковых щитах 12 и 13 попарно симметрично относительно дисковой части 3 средней Т-образной системы 2 клювов и пары дополнительных Т-образных систем клювов 25 и 26. При этом внутренние цилиндрические поверхности 27 и 28 дополнительных Т- образных систем клювов 25 и 26 раз- мещаютс  над наружными поверхност ми дополнительных кольцевых магнитопро- водов 23 и 24, а смежные кольцевые посто нные магниты (основные и дополнительные ) оказываютс  намагничены аксиально встречно друг относительно друга, что справедливо и дл  выполнени  данного синхронного генератора без дополнительньк элементов, т.е. согласно фиг.1. Направление намагничивани  посто нных магнитов определ ет пути замыкани  магнитных потоков и пол рность систем клювов.

Бесконтактный синхронньм генератор работает следующим образом.

При вьшолнении генератора по фиг.1 магнитные потоки основных кольцевых посто нных магнитов 8 замыкаютс  соответственно через основные кольцевые магнитопроводы 10 и 11,радиальные воздушные зазоры 19, Г-об- разные системы 4 и 5 клювов одной пол рности, основной воздушный зазор 18, статор 1, основной воздушный зазор 18, среднюю Т-образную систему 2 клювов противоположной пол рности, ее дисковую часть 3 н аксиальные воздушные зазоры 20.

0 5

0 5 0

5

5

0

При выполнении генератора по фиг.З магнитные потоки основных кольцевых посто нных магнитов 8 и 9 замыкаютс  соответственно через дополнительные торцовые воздушные зазоры 20,дисковую часть 3 средней Т-образной системы 2 клювов, среднюю Т-образную систему 2 клювов одной пол рности, основной воздушньш зазор 18, статор 1, дополнительные Т-образные системы 25 и 26 клювов, противоположной пол рности ,дополнительные радиальные воздущные зазоры 19, дополнительные кольцевые магнитопроводы 23 и 24. Таким образом, на роторе образуетс  переменно-полюсна  система клювов, а магнитные потоки посто нных магнитов создают суммарную ЭДС в обмотке  кор  в случае любого возможного конструктивного выполнени  предлагаемого бесконтактного синхронного генератора .

При вьтолнении генератора с п па- рами допол нительных кольцевых посто-  нньсх магнитов и кольцевых магнито- проводов и п парами дополнительных Т-образных систем клювов, пол рность систем клювов ротора определ етс  в соответствии с таблицей,где п - любое целое число.

Каждый пакет включает кольцевой посто нный магнит и кольцевой магни- топровод.

Предлагаемое техническое решение позвол ет повысить удельные массо- энергетические характеристики генератора за счет минимальной величины потоков межполюсного рассе ни , при этом уменьшаютс  радиальные размеры ротора и увеличиваетс  внутренний объем дл  размещени  кольцевых посто нных магнитов в индукторе, а также высокой механической прочности ротора с равнопрочной дисковой частью средней системы клювов ротора и устранени  отверсти  под вал, что позвол ет повысить окружную скорость вращени  ротора.

Надежность генератора повышаетс  за счет высокой жесткости монолитного ротора и относительно малого рассто ни  между подшипниковыми опорами , что позвол ет повысить критические частоты ротора и тем самым номинальную частоту вращени . Кроме того , устран ютс  вращающиес  посто нные магниты, критичные к механичесским и динамическим воздействи м и исключаетс  возможность отгиба концов клювов под действием центробежных сил благодар  вьтолнению ротора

МОНОЛИТНЫМ.

Благодар  унификации деталей индуктора и ротора можно повьшать выдаваемую мощность путем введени  в индуктор и ротор указанных допол- нительных конструктивных элементов. При этом величины смещени  и размеров систем клювов ротора обусловлены необходимостью минимизации и посто нства потоков рассе ни  и независимо- сти их от длины статора, котора  взаимосв зана с числом пакетов индукто- Так при введении в индуктор двух пар дополнительных элементов оптимална  величина смещени  двух дополни- тельных Т-образньпс систем клювов относительно средней Т-образной системы шювов равна половине их аксиальной длины, при этом длины клювов всех трех Т-образных систем равны, а длины Ю1ЮВОВ крайних Г-образных систем равны половине длины клювов Т- образных систем.

При введении в индуктор дополнительно четырех пар дополнительных эл MefiTOB, т.е. при вьшолнении индуктора шестипакетным (фиг.4), целесообразно из условий повышени  механической прочности увеличить в 1,5 раза толщину дисковой части средней Т-образной системы клювов и также в 1,5 раза увеличить длину клювов этой системы и соответственно в 1,25 раза длину клюзов дополнительных Т-образных систем противоположной пол рности и их смещение относительно средней Т-образной системы клювов.

Таким образом, с увеличением числа пар пакетов индуктора соответственно измен ютс  число Т-образных систем клювов и величина их смещени  друг относительно друга.

Таким образом, предлагаемый генератор позвол ет по сравнению с известным при одинаковой мощности генераторов повысить их удельные массо- энергетические характеристики, обеспечить более высокую мощность генератора при равных габаритных размерах , а также обеспечивает возможност создани  бесконтактных синхронных генераторов мощностью до 1000 -; 1500 кВт и более при высоких удельных массо-энергетических стиках.

характериФ

ормула изобретени 

5 0 5

д

5

0

5

0

5

Claims (1)

1.Бесконтактный синхронный генератор переменнополюсного типа, содержащий статор с  корной обмоткой, ротор со средней Т-образной системой клювов с дисковой частью на валу и двум  крайними Г-образными системами клювов одинаковой пол рности, два основных кольцевых посто нных магнита,намагниченных аксиально и встречно, и подшипниковые щиты, о т- л и чающийс  тем, что, с целью повышени  надежности и удельных массоэнергетических показателей, генератор снабжен двум  основными кольцевыми магнитопроводами, средн   Т- образна  система ключей выполнена цельной, ее дискова  часть выполнена за одно целое с валом, подогипниковые, щиты выполнены из немагнитного материала , каждый из основных кольцевых посто нных магнитов и кольцевых маг- нитопроводов установлен на одном из подшипниковых щитов с радиальным зазором между наружной поверхностью основного кольцевого магнитопровода

и внутренней цилиндрической поверхностью одной из Г-образных систем клювов и с аксиальным зазором между торцовой поверхностью основного кольцевого посто нного магнита и торцовой поверхностью дисковой части средней Т-образной системы клювов,

2,Генератор по п.1, отличающийс  тем, что, с целью повышени  мощности,генератор снабжен

п парами дополнительных кольцевых магнитопроводов и кольцевых посто нных магнитов, намагниченных аксиально и парами дополнительных Т-образных систем клювов, где п - целое число , дополнительные кольцевые магни- топроводы и дополнительные кольцевые посто нные магниты размещены на подшипниковых щитах попарно симметрично относительно дисковой части средней Т-образной системы клювов, внутренние цилиндрические поверхности дополнительных Т-образных систем клювов расположены над наружными поверхност ми дополнительных кольцевых магнитопроводов, при этом смежные кольцевые посто нные магниты намагничены встречно друг относительно друга.

Г-.

ifi

S сь -

/ / / / / /

Ni

(puz.

8

N

//

V

/2

«

//

У /

1/

I/

/И

У

д/

/I/

.5

9и.б