SU1677804A1

SU1677804A1 - Non-contact synchronous generator

Info

Publication number: SU1677804A1
Application number: SU884387394A
Authority: SU
Inventors: Георгий Александрович Жемчугов; Леонид Михайлович Паластин; Игорь Вячеславович Мягков; Галина Федоровна Пестова
Original assignee: Всесоюзный научно-исследовательский институт электромеханики
Priority date: 1988-03-03
Filing date: 1988-03-03
Publication date: 1991-09-15

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике . Целью изобретени вл етс улучшение удельных массоэнергетических показателей . Устройство содержит ротор с двум си2 стема внешних Г-образных, полюсов 1 и 2 и внутренней системой Т-образных полюсов 3, статор 4 с корной обмоткой, два кольцевых аксиально намагниченных посто нных магнита 5 и 6 расположенных на щитах 7 и 8. Генератор с внешнезамкнутым потоком содержит втулку. Дл обеспечени регулировани выходного напр жени в генераторе с внешнезамкнутым ротором установлена регулировочна кольцева обмотка возбуждени и кольцо, при этом каждый из пакетов статора снабжен своей корной обмоткой. Торцовые части Г-образных систем клювов св заны с валом дисками 18, 19. Соединение торцовых частей крайних Г-образных систем клювов с ротором дисками из немагнитного материала позвол ет повысить механическую прочность ротора. 6 з.п. ф-лы, 5 ил. сл СThe invention relates to electrical engineering. The aim of the invention is to improve the specific mass energy indicators. The device contains a rotor with two systems of external L-shaped, poles 1 and 2 and an internal system of T-shaped poles 3, a stator 4 with a core winding, two annular axially magnetized permanent magnets 5 and 6 located on shields 7 and 8. The generator external flow enclosed contains a sleeve. In order to control the output voltage in the generator with an external closed rotor, an adjustment ring excitation winding and a ring are installed, with each of the stator packs being provided with its own core winding. The end parts of the L-shaped systems of the beaks are connected to the shaft by disks 18, 19. Connecting the end parts of the extreme L-shaped systems of the beaks to the rotor by disks of a non-magnetic material improves the mechanical strength of the rotor. 6 hp f-ly, 5 ill. sl C

Description

Изобретение относитс к электротехнике , а именно к электрическим машинам, касаетс выполнени бесконтактных синхронных генераторов (БСГ) переменно- полюсного типа с внутри и с внешнезамкну- тым магнитным потоком и возбуждением от неподвижных кольцевых редкоземельных магнитов и может быть использовано в системах электропитани , преимущественно в высокоскоростных автономных источниках питани повышенной мощности.The invention relates to electrical engineering, in particular to electrical machines, relating to the implementation of non-contact synchronous generators (BSH) of alternating-pole type with inside and with external magnetic flux and excitation from stationary ring rare-earth magnets and can be used in power supply systems, mainly in high-speed autonomous power sources of increased power.

Целью изобретени вл етс улучшение удельных массоэнергетических показателей .The aim of the invention is to improve the specific mass energy indicators.

На фиг. 1 показан бесконтактный генератор с внутризамкнутым потоком, общий вид: на фиг.2- генератор с внешнезамкнутым потоком с общей дл двух пакетов статора корной обмоткой и смещением клювов средней системы на полюсное деление; на фиг. 3 - развертка полюсной системы ротора дл на фиг, 4 - регулируемый генератор с внешне замкнутым потоком с пакетами статоров, снабженными каждый своей обмоткой; на фиг. 5 - развертка полюсной системы ротора дл без смещени клювов средней системы.FIG. 1 shows a contactless generator with an internal flow, a general view: in FIG. 2, an external flow generator with a common root winding for two stator packets and a shift of the middle system beaks by pole division; in fig. 3 is a sweep of the pole system of the rotor in FIG. 4; an adjustable oscillator with an externally closed flow with stator packs, each with its own winding; in fig. 5 shows a rotor polar system sweep for without shifting the middle system beaks.

Предлагаемый генератор содержит роторе двум системами внешних Г-образных полюсов 1 и 2 и внутренней системой Т-образных полюсов 3, статор 4 с корной обмоткой , два кольцевых аксиально намагниченных посто нных магнита 5 и 6, расположенных на щитах 7 и 8, причем вThe proposed generator comprises a rotor with two systems of external L-shaped poles 1 and 2 and an internal system of T-shaped poles 3, a stator 4 with a crust winding, two annular axially magnetized permanent magnets 5 and 6 located on shields 7 and 8, and in

о VI VJAbout VI VJ

0000

о -Nabout -N

генераторе с внутризамкнутым потоком щиты выполнены составными с наружными част ми 9 и 10, вал 11, корпус 12 и подшипники 13 и 14, генератор с внешне- замкнутым потоком также содержит втулку 15. Дл обеспечени регулировани выходного напр жени в генераторе с внешне- замкнутым потоком (см,. 4) установлена регулировочна кольцева обмотка возбуждени 16 и кольцо 17, при этом каждый из пакетов статора должен быть снабжен своей корной обмоткой. Торцовые части Г-образных систем полюсов св заны с валом дисками 18, 19. В генераторах образуютс основные воздушные зазоры 20 между системами клювов и статором, добавочные аксиальные зазоры 21 и 22 между торцовыми поверхност ми магнитов и крайних систем клювов и (в генераторе с внутризамкнутым потоком на фиг. 1) добавочные радиальные зазоры 23, 24 между внутренними цилиндрическими поверхност ми щитов и валом.the generator with an intracircuit flow, the shields are integral with the outer parts 9 and 10, the shaft 11, the housing 12 and the bearings 13 and 14, the generator with an externally closed flow also contains a sleeve 15. To control the output voltage in the generator with an external closed flow (cm. 4) an adjusting ring excitation winding 16 and a ring 17 are installed, each of the stator packs having to be equipped with its own main winding. The end parts of the L-shaped pole systems are connected to the shaft by disks 18, 19. The generators form the main air gaps 20 between the systems of the beaks and the stator, the additional axial gaps 21 and 22 between the end surfaces of the magnets and the extreme systems of the beaks and (in the generator with inside-closed 1) an additional radial clearance 23, 24 between the inner cylindrical surfaces of the shields and the shaft.

Системы полюсов 1, 2, 3, щиты 7 и 8 и кольцо 17 выполнены из магнитом гкой стали , наружные части 9 и 10 щитов, втулка 15 и диски 18, 19 из немагнитной стали.The systems of poles 1, 2, 3, shields 7 and 8 and the ring 17 are made of a soft steel magnet, the outer parts 9 and 10 of the shields, the sleeve 15 and the disks 18, 19 are made of non-magnetic steel.

В генераторе с внутризамкнутым потоком (см. фиг. 1) вал 11 выполнен из магнитом гкой стали, корпус - из немагнитной. В генераторе с внешнезамкнутым потоком (см. фиг. 2 и 4) вал 11 выполнен из немагнитной , а корпус 12 - из магнитом гкой сталей.In the generator with an internal flow (see Fig. 1), the shaft 11 is made of a soft steel magnet, the body is made of a non-magnetic one. In the generator with external flow (see Fig. 2 and 4), the shaft 11 is made of non-magnetic, and the housing 12 is made of magnetically hot steel.

В БГС с внутризамкнутым потоком системы полюсов 1 и 2 имеют одну пол рность (на фиг. 1 - северную) и чередуютс с системами полюсов 3, имеющими противоположную пол рность (на фиг. 1 - южную). Длина полюсов систем 1 и 2 в расточке равна половине длины Т-образных полюсов системы 3, равной длине статора 4. Кольцевые посто нные магниты 5 и 6 закреплены на щитах 7 и 8. Посто нные магниты 5 и 6 намагничены аксиально и встречно относительно друг друга.In the BGS with an closed-loop flow, the systems of poles 1 and 2 have the same polarity (in Fig. 1 - the north) and alternate with the systems of the poles 3, which have the opposite polarity (in Fig. 1 - the southern). The length of the poles of systems 1 and 2 in the bore is equal to half the length of the T-shaped poles of system 3, equal to the length of the stator 4. The ring permanent magnets 5 and 6 are fixed on the boards 7 and 8. The permanent magnets 5 and 6 are magnetized axially and oppositely relative to each other .

Системы полюсов могут соедин тьс между собой, например, с помощью сварки или путем заливки промежутков между ними немагнитным сплавом. Диски 18, 19 могут соедин тьс с системами полюсов 1, 2 и с валом 11, например, с помощью сварки. Посто нные магниты могут быть выполнены из редкоземельного материала, например, железо-неодим-бор.The pole systems can be interconnected, for example, by welding or by pouring gaps between them with a non-magnetic alloy. The disks 18, 19 can be connected with the systems of the poles 1, 2 and with the shaft 11, for example, by welding. Permanent magnets can be made of rare-earth material, for example, iron-neodymium-boron.

Отличие двухпакетных БСГ с внешне замкнутым потоком в том, что в них (см. фиг. 2, 3, 4) полюса крайних систем 1 и 2 имеют различную пол рность, как и полюса средней системы 3, под каждым из пакетов статора, а посто нные мгкншы Ь и 6The difference between two-packet BCGs with externally closed flow is that in them (see Figs. 2, 3, 4) the poles of the extreme systems 1 and 2 have different polarity, like the poles of the average system 3, under each of the stator packages, and given mbnshs b and 6

намагничены аксиально и согласно. Полюсы средней системы 3, расположенные под одним пакетом статора, смещены на полюсное деление относительно полюсов, расположенных под другим пакетом статора (см, фиг. 2, 3, 4).are axially magnetized and consistent. The poles of the middle system 3, located under one stator pack, are shifted by pole division relative to the poles, located under another stator pack (see Figs. 2, 3, 4).

При выполнении каждого из пакетов статоров со своей корной обмоткой возможно как в нерегулируемом (см. фиг. 2), такWhen performing each of the stator packages with its own core winding, it is possible both in unregulated (see Fig. 2) and

0 ив регулируемом (см. фиг. 4) генераторе с внешнезамкнутым потоком применить среднюю систему без смещени полюсов на полюсное деление, развертка такой полюсной системы приведена на фиг. 5 дл .In order to use an average closed-loop generator (see Fig. 4) of an external-closed-flow generator to apply the average system without shifting the poles by the pole division, the sweep of such a pole system is shown in FIG. 5 long.

5 В этом случае пакеты статоров должны быть смещены на полюсное деление относительно друг друга.5 In this case, the stator packs should be shifted by the pole division relative to each other.

Бесконтактные синхронные генераторы работают следующим образом. При вы0 полнении генератора по фиг. 1 магнитные потоки магнитов 5 (6) замыкаютс соответственно через добавочные зазоры 21 (22), системы полюсов 1 (2) одной пол рности , основной зазор 20, статор 4, зазор 20,Contactless synchronous generators work as follows. When the generator of FIG. 1, the magnetic fluxes of the magnets 5 (6) are respectively closed through additional gaps 21 (22), a system of poles 1 (2) of the same polarity, the main gap 20, the stator 4, the gap 20,

5 систему полюсов 3 противоположной пол рности , вал 11, добавочные зазоры 23 (24) и щиты 7 (8).5 system of poles 3 of opposite polarity, shaft 11, additional gaps 23 (24) and shields 7 (8).

Таким образом на роторе образуетс переменно-полюсна система полюсов, иThus, a variable pole system is formed on the rotor, and

0 магнитные потоки посто нных магнитов при вращении ротора навод т суммарную ЭДС в обмотке кор .0 Magnetic fluxes of permanent magnets during the rotation of the rotor induce a total emf in the winding of the core.

В БСГ с внешнезамкнутым потоком при выполнении генератора по фиг. 2 поток воз5 буждени , создаваемый посто нными магнитами , замыкаетс через собственно магнит 5, добавочный зазор 21, крайнюю систему полюсов 1, основной зазор 20, пакет статора 4, зазор 20, среднюю системуIn an external flow closed loop when running the generator of FIG. 2, the excitation flow created by the permanent magnets is closed through the magnet 5 itself, the additional gap 21, the extreme pole system 1, the main gap 20, the stator packet 4, the gap 20, the middle system

0 клювов 3, зазор 20, второй пакет статора 4, зазор 20, систему клювов 2, добавочный зазор 22, щит 8, корпус 12, щит 7.0 beaks 3, gap 20, second stator pack 4, gap 20, system of beaks 2, additional gap 22, shield 8, housing 12, shield 7.

При этом под каждым из пакетов статоров образуетс переменно-полюсна струк5 тура клювообразных полюсов.In this case, under each of the stator packs, a variable pole of the structure of the crank poles is formed.

При выполнении генератора по фиг. 4 регулировочна обмотка 16 создает магнитный поток, замыкающийс по контуру: кольцо 17, пакет статора 4, основной зазор 20When performing the generator of FIG. 4, the adjusting winding 16 creates a magnetic flux closing along the contour: ring 17, stator pack 4, main gap 20

0 между пакетом статора и средней системой полюсов 3, собственно среднюю систему полюсов 3, основной зазор 20, второй пакет статора 4.0 between the stator package and the middle pole system 3, the middle pole system 3 itself, the main gap 20, the second stator packet 4.

Таким образом ЭДС, наводимые приThus, emf induced by

5 вращении ротора в обмотках обоих пакетов статора 4 основным потоком возбуждени по- сто нных магнитов и регулировочным потоком обмотки возбуждени , суммируютс .5, the rotation of the rotor in the windings of both packages of the stator 4 is summarized by the main excitation flux of standing magnets and the adjusting flux of the excitation winding.

Предлагаемое техническое решение позвол ет улучшить удельные массоэнергетические показатели генератора за счетувели- чени мощности машины путем увеличени объема магнита (площади сечени и длины его) при этом же диаметре расточки и длине пакета статора и обеспечени минимальной длины линии магнитной индукции потока возбуждени благодар установке посто нных магнитов с образованием добавочных аксиальных зазоров непосредственно с торцовыми поверхност ми крайних систем полюсов.The proposed technical solution allows to improve the specific mass-energy parameters of the generator by increasing the power of the machine by increasing the magnet volume (cross-sectional area and length) at the same bore diameter and stator package length and ensuring the minimum length of the magnetic flux of the excitation flux due to the installation of permanent magnets with the formation of additional axial gaps directly with the end surfaces of the extreme pole systems.

Кроме того, соединение торцовых частей крайних Г-образных систем полюсов с ротором дисками из немагнитного материала позвол ет повысить механическую прочность ротора.In addition, the connection of the end parts of the extreme l-shaped pole systems with the rotor with disks of non-magnetic material makes it possible to increase the mechanical strength of the rotor.

Таким образом, предлагаемый генератор позвол ет по сравнению с известным увеличивать мощность при относительно небольшом возрастании массы, что обеспечивает улучшение удельных массоэнергети- ческих показателей генератора.Thus, the proposed generator allows in comparison with the known increase in power with a relatively small increase in mass, which provides an improvement in the specific mass-energy parameters of the generator.

Claims

1. Contactless synchronous generator of variable-pole type, containing a rotor with two systems of external L-shaped poles and an internal system of T-shaped poles displaced in the axial direction, a stator with a core winding, located in the active zone of the rotor poles, two axially magnetized constants magnet located on shields, characterized in that. In order to improve the specific mass-energy indices, permanent magnets are installed opposite the external end surfaces of the l-shaped poles.

2. The generator according to Clause. Distinguishing with the fact that the internal cylindrical

surfaces of L-shaped poles from the shaft are installed with a non-magnetic gap relative to the shaft.

3. The generator according to claim 2, that is equipped with discs of non-magnetic material, and the end parts of the L-shaped poles of the systems are connected to the shaft by the indicated discs.

4. Generator on PP. 1-3, about tl and h and y

Because the shaft is made of magnetic conductor, the permanent magnets are magnetically opposed, at least part of the shield between the outer permanent magnet generator and the shaft is made of magnetically soft material, the additional air gap is formed by the shaft and the inner cylindrical surface of each shields

5 generator PP. 1-3, which is distinguished by the fact that the permanent magnets are magnetized in accordance with, the shields and the body are made of a magnet with a soft material.

6. The generator according to claim 5. about tl and h and y and so that the stator packages are provided with a common crust winding, and the poles located under one stator package are shifted by pole division relative to like poles located under another package stator.

7. The generator according to claim 5. Since it is equipped with an annular field winding and an axially laminated magnetic conductor ring, each of the stator packages is provided with its own core winding, the annular field winding is installed between the packages stator under the inner cylindrical surface of the magnetic conductive ring located between the stator packages.

i and

izhsh