Безконтактний синхронний генератор

Реферат: Безконтактний синхронний генератор містить шихтований магнітопровід статора з розподіленою обмоткою кільцевого типу, систему збудження і безобмотковий ротор з явновираженими аксіальними полюсами. На роторі розміщено додаткові радіальні полюси пазуроподібного типу, що охоплюють систему збудження, полярність і аксіальна площина розташування яких співпадає з полярністю і розташуванням відповідних аксіальних полюсів. При цьому шихтований магнітопровід статора виконано двопакетним концентричним, де внутрішня частина магнітопроводу виконана з радіальним напрямом шихтовки, а кільцева обмотка охоплює обидва магнітопроводи. UA 77370 U (12) UA 77370 U UA 77370 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі електромашинобудування і може бути використана в конструкціях електрогенераторів для автономних систем електроживлення, наприклад в електрообладнанні автомобілів, в вітроелектростанціях, в дизельних електростанціях тощо. Відомий синхронний генератор подібного типу містить магнітопровід статора з розміщеною в пазах обмоткою, ротор, що має магнітопровід з пазуроподібними полюсами і постійними магнітами [1]. 3 Недоліком аналога є невисокі питомі показники (кВа/м ), що зумовлено наявністю лише однієї активної поверхні генератора. Найбільш близьким до запропонованої корисної моделі за технічним рішенням і функціональним призначенням є безконтактний генератор, що містить тороїдний статор з розподіленою кільцевою обмоткою, яка утворює дві активні поверхні, ротор з двосторонньою системою явновиражених полюсів аксіального типу і систему збудження у вигляді нерухомої обмотки зосередженого типу, що розміщена на внутрішній циліндричній поверхні статора [2]. Зазначений пристрій вибрано за найближчий аналог. Недоліком пристрою є неефективне використання активної поверхні кільцевої обмотки, так як в процесі електромеханічного перетворення використовуються лише дві активні поверхні статора. В основу корисної моделі поставлена задача покращення питомих показників генератора і підвищення коефіцієнта використання активних матеріалів. Поставлена задача вирішується тим, що в безконтактному синхронному генераторі, що містить шихтований магнітопровід статора з розподіленою обмоткою кільцевого типу, систему збудження і безобмотковий ротор з явновираженими аксіальними полюсами, згідно з корисною моделлю, на роторі розміщено додаткові радіальні полюси пазуроподібного типу, що охоплюють систему збудження, полярність і аксіальна площина розташування яких співпадає з полярністю і розташуванням відповідних аксіальних полюсів, причому шихтований магнітопровід статора виконано двопакетним концентричним, де внутрішня частина магнітопроводу виконана з радіальним напрямом шихтовки, а кільцева обмотка охоплює обидва магнітопроводи. Система збудження генератора може бути виконана магнітоелектричною, з розміщенням постійних магнітів на роторі, або з зосередженою обмоткою збудження. Для варіанта електромагнітного збудження, зосереджена обмотка закріплена до внутрішнього магнітопроводу статора за допомогою радіальних кронштейнів, які розміщені в міжполюсному зазорі додаткових полюсів, причому активна довжина додаткових полюсів вибирається меншою половини активної довжини якоря на величину гарантованого міжполюсного зазору. У порівнянні з найближчим аналогом запропоноване технічне рішення відрізняється наявністю наступних ознак: - магнітна система ротора оснащена додатковими полюсами радіального типу; - радіальні полюси виконано у вигляді пазуроподібної явнополюсної системи, що охоплює систему збудження (постійний магніт, або зосереджену обмотку збудження); - полярність і аксіальна площина розташування додаткових радіальних полюсів співпадає з полярністю і розташуванням полюсів аксіального типу; - шихтований магнітопровід статора виконано двопакетним, концентричним; - внутрішній магнітопровід виконано з радіальним напрямом шихтовки листів; - кільцева обмотка охоплює обидва пакети магнітопроводу статора; - для електромагнітної системи збудження активна довжина додаткових радіальних полюсів LR виконується меншою половини активної довжини статора La і визначається за співвідношенням: La=2LR + , де  = b+2 - гарантований аксіальний зазор між радіальними полюсами різної полярності; b - товщина кронштейна;  - аксіальний зазор між кронштейном і радіальним полюсом. - зосереджена обмотка збудження закріплена до магнітопроводу статора за допомогою радіальних кронштейнів; - радіальні кронштейни розміщені в міжполюсному зазорі  додаткових радіальних полюсів. Кожна з зазначених ознак є суттєвою, а їх взаємопов'язана сукупність забезпечує досягнення поставленої мети. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями. На фіг. 1 показано загальний вид пристрою (на прикладі варіанта з магнітоелектричним збудженням); на фіг. 2 зображено варіант технічної реалізації пристрою з зосередженою обмоткою електромагнітного збудження; на фіг. 3 показані геометричні співвідношення для визначення активної довжини додаткових полюсів. Безконтактний синхронний генератор складається з статора 1, що закріплений на корпусі 2 і явнополюсного ротора 3, який механічно зв'язаний з валом 4. Статор 1 виконано у вигляді двох 1 UA 77370 U 5 10 15 20 25 30 35 40 концентрично розташованих шихтованих магнітопроводів 5 і 6, на яких укладено розподілену кільцеву обмотку 7. Орієнтація шихтовки листів в магнітопроводі 5 - аксіальна (наприклад з витої рулонної сталі). Внутрішній магнітопровід 6 виконано з радіальною шихтовкою стальних листів. Магнітна система ротора 3 виконана у вигляді явновиражених аксіальних полюсів 8 і 9 і пазуроподібних радіальних полюсів 10 і 11 відповідної полярності. В залежності від призначення та умов функціонування, безконтактний генератор може бути виконаний з магнітоелектричною або електромагнітною системами збудження. Варіант магнітоелектричного збудження (фіг. 1) може бути технічно реалізований у вигляді аксіально намагніченого кільцевого постійного магніту 12, що створює аксіальний ФА і радіальний ФR потоки збудження. Постійний магніт 12 закріплений на немагнітній втулці 13. Система збудження електромагнітного типу (фіг. 2) може бути виконана у вигляді зосередженої армованої обмотки 14, яка за допомогою немагнітних кронштейнів 15 закріплена до нижнього магнітопроводу 6 статора 1. Для розміщення кронштейнів 15, активна довжина додаткових радіальних полюсів 10 і 11 виконується меншою половини активної довжини статора і визначається за співвідношенням LR=L /2 + , де  гарантований аксіальний зазор між радіальними полюсами протилежної полярності 10 і 11 (фіг. 3). Для замикання магнітних потоків ФА і ФR, що створюються обмоткою збудження 14, магнітна система явнополюсного ротора З доповнюється магнітопровідними втулками 16 і 17, які закріплені на валу 4. Пристрій працює наступним чином. При обертанні ротора 3 генератора від приводного двигуна, магнітні потоки збудження ФА і ФR перетинають активні сторони кільцевої обмотки 7, в якій наводиться електрорушійна сила. На затискачах обмотки генератора виникає напруга. За умови підключення генератора до споживача електроенергії, в обмотці 7 буде протікати струм навантаження. Завдяки наявності аксіальних і радіальних полюсів на роторі генератора, в процесі електромеханічного перетворення задіяні 3 активні поверхні статора. Запропонований приклад технічної реалізації безконтактного генератора дозволяє забезпечити наступні переваги у порівнянні з найближчим аналогом: - виконання статора генератора з тристоронньою активною поверхнею дозволяє підвищити його питомі енергетичні показники (збільшити активну потужність за умови збереження його габаритних розмірів), а також підвищити ефективність використання активних матеріалів; - відокремлення обмотки збудження від поверхні статора (у випадку електромагнітного збудження) та розміщення постійного магніту на роторі генератора (для варіанта магнітоелектричного збудження) сприяє покращенню охолодження обмотки статора; - можливість технічної реалізації конструкції генератора з магнітоелектричною або електромагнітною системами збудження дозволяє розширити область його практичного використання. Джерела інформації: 1. Патент РФ № 2036546, МПК (1995) Н02К21/14. Бесконтактный магнитоэлектрический генератор / Дрюков Ю.Б., Теслюк Н.Г. опубл. 27.05.1995. 2. Бут Д.А. Бесконтактные электрические машины: Учеб. Пособие для электромеханических и электроэнергетических специальностей втузов. -М.: Высш. школа, 1985. - С. 104-105. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 55 1. Безконтактний синхронний генератор, що містить шихтований магнітопровід статора з розподіленою обмоткою кільцевого типу, систему збудження і безобмотковий ротор з явновираженими аксіальними полюсами, який відрізняється тим, що на роторі розміщено додаткові радіальні полюси пазуроподібного типу, що охоплюють систему збудження, полярність і аксіальна площина розташування яких співпадає з полярністю і розташуванням відповідних аксіальних полюсів, причому шихтований магнітопровід статора виконано двопакетним концентричним, де внутрішня частина магнітопроводу виконана з радіальним напрямом шихтовки, а кільцева обмотка охоплює обидва магнітопроводи. 2. Безконтактний синхронний генератор за п. 1, який відрізняється тим, що система збудження у вигляді зосередженої обмотки закріплена до внутрішнього магнітопроводу статора за допомогою радіальних кронштейнів, які розміщені в міжполюсному зазорі додаткових полюсів, причому активна довжина додаткових полюсів вибирається меншою половини активної довжини статора на величину гарантованого міжполюсного зазору. 2 UA 77370 U Комп’ютерна верстка Л. Купенко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3