Аксиально-радиальный бесконтактный генератор переменного тока

Номер документа 2320170034

РУБРИКА:
6. Патентное дело, изобретательство, рационализаторство

РУБРИКА ГРНТИ:
45.29.31. Машины переменного тока

АТРИБУТЫ:
Отрасли: Электротехника
Тепловая энергия:
Электрическая энергия:
Виды топлива:
Водные ресурсы:

РЕКВИЗИТЫ:
Вид документа: Патент
Номер: 2626814
Автор (принявший орган): ФГБОУ ВО "КубГТУ" 350072 г. Краснодар, ул. Московская,2
Дата: 02.08.2017
Регион: Краснодарский край
Источник информации: www.fips.ru

ПОЛНЫЙ ТЕКСТ ДОКУМЕНТА:

Технический результат достигается тем, что в аксиально-радиальном бесконтактном генераторе переменного тока, содержащем корпус, подвозбудитель, возбудитель и основной генератор, установленные на одном валу, закрепленном в корпусе генератора в подшипниковых щитах, подвозбудитель которого состоит из постоянного многополюсного магнита индуктора подвозбудителя и магнитопровода с многофазной обмоткой якоря подвозбудителя, возбудитель состоит из аксиального магнитопровода с однофазной обмоткой возбуждения возбудителя и аксиального магнитопровода с многофазной обмоткой якоря возбудителя, основной генератор состоит из аксиального магнитопровода индуктора основного генератора, в пазы которого уложена однофазная обмотка возбуждения основного генератора, подключенная к многофазной обмотке якоря возбудителя через многофазный двухполупериодный выпрямитель, и аксиального магнитопровода с многофазной обмоткой якоря основного генератора, дополнительно в нижней части корпуса устанавливается регулятор напряжения, а постоянный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя и магнитопровод с обмоткой якоря подвозбудителя выполняются радиальными, при этом постоянный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя жестко закрепляется на поверхности аксиального магнитопровода индуктора основного генератора по внешнему диаметру, а аксиальный магнитопровод с многофазной обмоткой якоря возбудителя выполняется с внешним диаметром, равным внутреннему диаметру аксиального магнитопровода индуктора основного генератора, частично размещается внутри аксиального магнитопровода индуктора основного генератора и жестко закрепляется посредством диска, имеющего двутавровое сечение, своей внутренней поверхностью на валу генератора, а своей внешней поверхностью скрепляется с внутренней поверхностью аксиального магнитопровода индуктора основного генератора.
Предлагаемое изобретение, выполняя функцию преобразования механической энергии вращения в электрическую энергию переменного тока, позволяет обеспечить улучшение массогабаритных показателей, повысить надежность конструкции, а также упростить способ ее изготовления.
Большие размеры прототипа при его малой массе обусловлены тем, что постоянный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя и магнитопроводы, в которые уложены обмотки подвозбудителя и возбудителя, имеют такие же размеры, как и магнитопроводы основного генератора, хотя мощность подвозбудителя и возбудителя значительно ниже мощности основного генератора.
Улучшение массогабаритных показателей достигается путем уменьшения осевых размеров ротора, а именно уменьшения внешнего и внутреннего диаметров аксиальных магнитопроводов возбудителя в соответствии с величиной мощности преобразуемой им энергии и использования свободного пространства внутри аксиального магнитопровода индуктора основного генератора путем размещения в этом пространстве части аксиального магнитопровода якоря возбудителя. Улучшение массогабаритных показателей достигается также путем уменьшения размеров постоянного многополюсного магнита индуктора подвозбудителя и магнитопровода с многофазной обмоткой якоря подвозбудителя в соответствии с величиной мощности преобразуемой подвозбудителем энергии. Уменьшение осевых размеров ротора и размеров постоянного многополюсного магнита индуктора подвозбудителя и магнитопровода с многофазной обмоткой якоря подвозбудителя приводит к уменьшению габаритных размеров и массы всей электрической машины в целом.
Повышение надежности конструкции достигается за счет повышения ее жесткости путем механического соединения трех частей ротора (многополюсного постоянного магнита, аксиального магнитопровода индуктора основного генератора и аксиального магнитопровода якоря возбудителя) между собой.
Упрощение способа изготовления электрической машины достигается за счет упрощения технологии ее сборки. Механическое соединение трех частей ротора (многополюсного постоянного магнита, аксиального магнитопровода индуктора основного генератора и аксиального магнитопровода якоря возбудителя) между собой обеспечивает возможность жесткого закрепления всех элементов ротора на валу вне корпуса (статора). Собранный таким образом вне корпуса (статора) ротор целиком устанавливается в корпус (статор) и закрепляется в нем, при этом исключается необходимость сборки ротора (закрепления на валу электрической машины многополюсного постоянного магнита, аксиального магнитопровода индуктора основного генератора и аксиального магнитопровода якоря возбудителя) внутри корпуса (статора).
На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемого аксиально-радиального бесконтактного генератора переменного тока в разрезе и его сечение в плоскости, перпендикулярной оси вращения ротора и проходящей через ось симметрии постоянного многополюсного магнита; на фиг. 2 - электрическая схема предлагаемого аксиально-радиального бесконтактного генератора переменного тока.
Аксиально-радиальный бесконтактный генератор переменного тока содержит корпус 1, подвозбудитель, возбудитель и основной генератор, установленные на одном валу 15, закрепленном в корпусе 1 генератора в подшипниковых щитах 16 и 17, при этом подвозбудитель состоит из постоянного многополюсного магнита 4 индуктора подвозбудителя и магнитопровода 2 с многофазной (на фиг. 1 - трехфазной) обмоткой 3 якоря подвозбудителя, возбудитель состоит из аксиального магнитопровода 6 с однофазной обмоткой 5 возбуждения возбудителя и аксиального магнитопровода 7 с многофазной (на фиг. 1 - трехфазной) обмоткой 8 якоря возбудителя, основной генератор состоит из аксиального магнитопровода 10 индуктора основного генератора, в пазы которого уложена однофазная обмотка 9 возбуждения основного генератора, подключенная к многофазной обмотке 8 якоря возбудителя через многофазный (на фиг. 1 - трехфазный) двухполупериодный выпрямитель 13, и аксиального магнитопровода 11 с многофазной (на фиг. 1 - трехфазной) обмоткой 12 якоря основного генератора. В нижней части корпуса 1 установлен регулятор напряжения 18. Постоянный многополюсный магнит 4 индуктора подвозбудителя и магнитопровод 2 с многофазной обмоткой 3 якоря подвозбудителя выполнены радиальными, при этом постоянный многополюсный магнит 4 индуктора подвозбудителя жестко закреплен на поверхности аксиального магнитопровода 10 индуктора основного генератора по внешнему диаметру, а аксиальный магнитопровод 7 с многофазной обмоткой 8 якоря возбудителя, выполненный с внешним диаметром, равным внутреннему диаметру аксиального магнитопровода 10 индуктора основного генератора, частично размещен внутри аксиального магнитопровода 10 индуктора основного генератора и жестко закреплен посредством диска 14, имеющего двутавровое сечение, своей внутренней поверхностью на валу 15 генератора, а своей внешней поверхностью скреплен с внутренней поверхностью аксиального магнитопровода 10 индуктора основного генератора.
Многофазная обмотка 3 якоря подвозбудителя обеспечивает питание регулятора напряжения 18 (фиг. 2).
Однофазная обмотка 5 возбуждения возбудителя подключается к выходу регулятора напряжения 18.
Многофазная обмотка 12 якоря основного генератора является выходной обмоткой аксиального многофазного генератора переменного тока, к которой подключаются потребители.
В предлагаемом аксиально-радиальном бесконтактном генераторе переменного тока внешний диаметр аксиального магнитопровода 7 якоря возбудителя выполнен равным внутреннему диаметру аксиального магнитопровода 10 индуктора основного генератора, что позволяет частично разместить аксиальный магнитопровод 7 с многофазной обмоткой 8 якоря возбудителя внутри аксиального магнитопровода 10 индуктора основного генератора. Выполнение внешнего диаметра аксиального магнитопровода 7 якоря возбудителя равным внутренннему диаметру аксиального магнитопровода 10 индуктора основного генератора приводит к уменьшению его массы и размеров, массы и размеров всей электрической машины в целом, а также экономии материалов, расходуемых на изготовление электрической машины по сравнению с известной аксиальной электрической машиной-генератором постоянного тока, а новая компоновка вышеуказанных магнитопроводов уменьшает длину предлагаемого генератора вдоль оси вращения.
Аксиально-радиальный бесконтактный генератор переменного тока работает следующим образом. Механическая энергия вращения поступает в генератор от внешнего источника через вал 15, закрепленный в корпусе 1 генератора в подшипниковых щитах 16 и 17. При вращении вала 1 с жестко закрепленным на нем посредством диска 14 аксиальным магнитопроводом 7 с многофазной обмоткой 8 якоря возбудителя, аксиальным магнитопроводом 10 индуктора основного генератора с однофазной обмоткой 9 возбуждения основного генератора и постоянным многополюсным магнитом 4 индуктора подвозбудителя магнитный поток постоянного многополюсного магнита 4 индуктора подвозбудителя взаимодействует с многофазной обмоткой 3 якоря подвозбудителя, уложенной в пазы радиального магнитопровода 2 якоря подвозбудителя, жестко установленного в корпусе 1 генератора, и наводит в ней многофазную систему ЭДС, которая подается на вход регулятора напряжения 18, установленного в нижней части корпуса 1.
К выходу регулятора напряжения 18 подключается однофазная обмотка 5 возбуждения возбудителя, при протекании тока в которой создается магнитный поток. При вращении ротора созданный однофазной обмоткой 5 возбуждения возбудителя магнитный поток взаимодействует с многофазной обмоткой 8 якоря возбудителя, уложенной в пазы аксиального магнитопровода 7 якоря возбудителя, и наводит в ней многофазную систему ЭДС, которая выпрямляется многофазным двухполупериодным выпрямителем 13 и подается на однофазную обмотку 9 возбуждения основного генератора, уложенную в пазы аксиального магнитопровода 10 индуктора основного генератора. Магнитный поток однофазной обмотки 9 возбуждения основного генератора взаимодействует с многофазной обмоткой 12 якоря основного генератора, уложенной в пазы аксиального магнитопровода 11 якоря основного генератора, и наводит в ней многофазную систему ЭДС, которая подается в регулятор напряжения 18 и в сеть.