BG111509A

BG111509A - Безчетков алтернатор с ротор с клюнообразни полюси

Info

Publication number: BG111509A
Application number: BG111509A
Authority: BG
Inventors: Енчо Попов
Original assignee: "Алмотт" Оод
Priority date: 2013-06-24
Filing date: 2013-06-24
Publication date: 2014-12-30
Also published as: BG1785U1; BG66662B1; WO2014205524A2; WO2014205524A3

Abstract

Алтернаторът е предназначен за зареждане на акумулатори и за произвеждане на електроенергия с изправено напрежение за подвижни превозни средства или за неподвижни средства и/или обекти. Той има намален радиален размер при повишено токоотдаване и удължен срок на експлоатация. Част от външната повърхност на цилиндричния му статор (3) е гладка и е обхваната плътно от обхващащ преден алуминиев корпус (11a) с квадратно-овална форма, обединен с преден щит (11в). Към обхващащия преден алуминиев корпус (11а) челно е притиснат обхващащ заден алуминиев корпус (14а) със същата квадратно-овална форма, като обхващащият заден алуминиев корпус (14а) е разположен огледално спрямо обхващащия преден алуминиев корпус (11а). В ъглите на обхващащия преден алуминиев корпус (11а) и обхващащия заден алуминиев корпус (14а) са оформени повече от два аксиални вентилационни канала (12), продължаващи от предния алуминиев корпус (11а) през задния алуминиев корпус (14а).

Description

БЕЗЧЕТКОВ АЛТЕРНАТОР с рртГ0₽:. е : кдкщорБВАЗнй полюси • · · · ·

ОБЛАСТ НА ТЕХНИКАТА

Изобретението се отнася до безчетков алтернатор с ротор с клюнообразни полюси, който е предназначен за зареждане на акумулатори и за произвеждане на електроенергия с изправено напрежение за подвижни превозни средства или за неподвижни средства и/или обекти.

ПРЕДШЕСТВУВАЩО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХНИКАТА

Известен е безчетков алтернатор с клюнообразни полюси [1], включващ задвижващ вал, върху който неподвижно са монтирани два роторни комплекта с клюнообразни полюси, огледално разположени един спрямо друг. Клюнообразните полюси са обхванали цилиндрични възбудителни комплекти, съосни на задвижващия вал. Всеки роторен комплект се състои от носещи и носени клюнообразни полюсни конфигурации, свързани неподвижно помежду си с немагнитни пръстени. Роторните комплекти са обхванати от цилиндричен статор. Цилиндричният статор е поместен в цилиндричен корпус, затворен от преден и заден щитове с вентилационни отвори. Върху задвижващия вал, пред предния щит, е монтиран охлаждащ вентилатор. Задвижващият вал лагерува в предния и задния щитове. Цилиндричният статор се състои от цилиндричен пакет с оформени по вътрешната му повърхност канали, които са равномерно разпределени. В каналите равномерно са положени повече от една трифазни намотки от кръгъл меден изолиран проводник, групирани две по две в общи канали. Двете групи трифазни намотки са фазово разместени помежду си на 60 електрически градуса. Върху външната повърхност на цилиндричния статор са разположени кръгово множество равномерно разпределени канали, затворени външно от цилиндричен корпус. Равномерно разположените канали изпълняват ролята на вентилационни канали. Възбудителните комплекти са закрепени към предния и задния щитове. Всеки възбудителен комплект се състои от цилиндричен магнитопровод с навита върху него цилиндрична възбудителна бобина. Между цилиндричните магнитопроводи на възбудителните комплекти и цилиндричния статор са оформени цилиндрични пространства, в които са поместени клюнообразните полюси на роторните комплекти с възможност за свободното им завъртване заедно със задвижващия вал. Всяка трифазна намотка е включена със собствени изводи към собствен токоизправителен блок, включващ и диоди към изводи от звездни центрове. Положителните и отрицателните диоди на токоизправителните блокове на трифазните ' 2 намотки са обединени в два цилиндрични ’д^йбрери · йбйд^нтрични. ’алуминиеви пръстена, всеки разположен челно върху задния щит. Върху задния* ЩИг е монтиран затварящ капак с вентилационен централен отвор с възможност за свързване с въздуховод.

Недостатък на известния алтернатор са повишените му радиални размери, дължащи се на кръговото разположение и значителните размери на вентилационните канали около външната повърхност на цилиндричния статор.

Друг недостатък е, че увеличаването на броя на паралелно работещите положителни и отрицателни диоди, необходимо при увеличаване на токоотдаването, е ограничено от концентричното челно разположение на събирателните пръстени на положителните и отрицателните диоди, както и затрудненото охлаждане на диодите, дължащо се на липсата на въздушни канали и оребрявания между външния и вътрешен диодни алуминиеви пръстени.

Друг недостатък е и затрудненото охлаждане на задния лагер, водещо до ограниичаване на срока на експлоатацията му.

ТЕХНИЧЕСКА СЪЩНОСТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО

Задача на изобретението е да се създаде безчетков алтернатор с ротор с клюнообразни полюси, който да бъде с намален радиален размер при повишено токоотдаване и удължен срок на експлоатация.

Тази задача се решава с безчетков алтернатор с клюнообразни полюси, включващ задвижващ вал, лагеруван в лагерни щитове с монтиран пред предния лагерен щит охлаждащ вентилатор. Върху задвижващия вал неподвижно са монтирани два огледално разположени един спрямо друг роторни комплекти. Всеки роторен комплект се състои от носещи и носени клюнообразни полюсни конфигурации, свързани неподвижно помежду си с немагнитни пръстени. Клюнообразните полюси са обхванали цилиндрични възбудителни комплекти, съосни на задвижващия вал. Роторните комплекти са обхванати от цилиндричен статор, поместен в цилиндричен корпус, затворен от преден и заден щитове с вентилационни отвори. Цилиндричният статор се състои от цилиндричен пакет с оформени по вътрешната му повърхност равномерно разпределени канали, в които равномерно са положени повече от една трифазни намотки. Всеки възбудителен комплект се състои от цилиндричен магнитопровод с навита върху него цилиндрична възбудителна бобина. Между цилиндричните магнитопроводи на възбудителните комплекти и цилиндричния статор са оформени цилиндрични пространства, в които са поместени клюнообразните полюси на роторните комплекти с възможност за? ·βΒθδθ4Ησςς · йм 1зйвъруване. заедно със задвижващия вал. Всяка трифазна намотка е включена със собствени изводи към собствен токоизправителен блок, включващ и диоди към изводи от звездни центрове. Върху задния щит е монтиран затварящ капак с вентилационен централен отвор с възможност за свързване с въздуховод. Изобретението се характеризира с това, че част от външната повърхност на цилиндричния статор е гладка и е обхваната плътно от обхващащ преден алуминиев корпус с квадратно овална форма, който е обединен с предния щит в алуминиево тяло, а към обхващащия преден алуминиев корпус челно е притиснат обхващащ заден алуминиев корпус със същата квадратно овална форма. Обхващащият заден алуминиев корпус е разположен огледално спрямо обхващащия преден алуминиев корпус и е обединен в едно алуминиево тяло със задния щит, като в ъглите на обхващащия преден алуминиев корпус и обхващащия заден алуминиев корпус са оформени повече от два аксиални вентилационни канали, продължаващи от обхващащия преден алуминиев корпус в обхващащия заден алуминиев корпус и разделени от преградни вътрешни ребра, които обхващат външната част на цилиндричния статор върху гладките му повърхности. В зоните на външната повърхност на цилиндричния статор, между преградни вътрешни ребра са оформени трапецовидни каналчета и зъби, чиито радиален размер не надвишава 15% от радиалния размер hl на ярема на цилиндричния статор и с тангенциална стъпка, която не надвишава половината от тангенциалната стъпка на вътрешното множество канали на цилиндричния статор. Обхванатият аксиален размер на пакета на цилиндричния статор от обхващащия преден алуминиев корпус е не по-малък от 2/3 от целия аксиален размер на пакета на цилиндричния статор. Към задния щит, обединен с обхващащия заден алуминиев корпус е долепен и закрепен отрицателен диоден алуминиев пръстен с вътрешни и външни охладителни ребра с радиално набити отрицателни диоди. Върху отрицателния диоден алуминиев пръстен е долепен и закрепен аксиално през изолация положителен диоден алуминиев пръстен с вътрешни и външни охладителни ребра с набити радиално положителни диоди. Задвижващият вал е с удължена задна част, която излиза извън задния лагер и върху нея челно към вътрешната гривна на задния лагер е монтирана оребрена алуминиева втулка.

Предимство на безчетковия алтернатор с ротор с клюнообразни полюси е намаления му радиален размер, което е възможно благодарение на квадратно овалната форма на обединените предния щит с преден корпус и обединените заден щит със заден корпус. Друго предимство е повишеното токоотдаване, дължащо се на подобреното охлаждане чрез оформените канали в ъгловите зони на предния и задния корпуси и оформените каналчета върху външната повт^кнТЛ^нп рил-иВДриуния статбр в зоните на аксиалните канали в корпуса както и на външно и вътрешно разположели охладителни ребра на аксиално разположените един върху друг диодни алуминиеви пръстени. Предимство е удължения срок на експлоатация, което се дължи на намалената температура на задния лагер и, по-специално, на вътрешната му гривна.

ПОЯСНЕНИЕ НА ПРИЛОЖЕНИТЕ ФИГУРИ

Фиг.1 представлява надлъжен разрез на алтернатора съгласно изобретението. Фиг.2 представлява напречен разрез на алтернатора през статорната част. Фиг. 3 представлява поглед отпред към диодния блок без задния капак.

ПРИМЕРИ НА ИЗПЪЛНЕНИЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО

В едно примерно изпълнение безчетковият алтернатор с клюнообразни полюси фиг.1 включва задвижващ вал 1, върху който неподвижно са монтирани преден роторен комплект с клюнообразни полюси 2а и огледално разположен спрямо него заден роторен комплект с клюнообразни полюси 2в, които обхващат съосно на задвижващия вал 1 цилиндрични огледално разположени преден възбудителен 4а и заден възбудителен 4в комплекти. Задвижващият вал 1 е лагеруван в лагерни щитове с вентилационни отвори. Върху задвижващия вал 1 е монтиран охлаждащ вентилатор 5. Към задния щит 14в е закрепен покривен капак 7 с централен вентилационен отвор 8 служещ за подаване на въздух от въздуховод. Предният 2а и задният 2в роторни комплекти с клюнообразни полюси са обхванати от цилиндричен статор 3 с оформени по вътрешната повърхност му повърхност множество канали 9. В каналите 9 на статора 3 са разположени една или повече от една трифазни намотки 10.

Поне една трета част от дължината на цилиндричния статор 3 е обхваната от алуминиево тяло 11, съставено от обединени преден корпус 11а и преден щит Ив. Обхващащият преден корпус 11а е с квадратно овална форма над цилиндричния статор 3 и частично извън него. В ъглите на обхващащия преден корпус Нас квадратно овална форма са оформени повече от два аксиални вентилационни канали 12 с преградни вътрешни ребра 13 между тях, принадлежащи към предния корпус 11а на алуминиевото тяло 11. Останалата част на цилиндричния статор 3 е обхваната от второ обхващащо алуминиево тяло 14, притиснато към предния корпус На. Второто обхващащо алуминиево тяло 14 е съставено от алуминиев обхващащ заден корпус 14а и заден щит 14в, центровано чрез външната повърхност на цилиндричния статор 3. Задният алуминиев обхващащ корпус 14а е със същата квадратно овална форма както обхващащия преден корпус 1 la и е огледалноpaSflOftcRKfна?ιίίΗεςο. /{ксиагГните канали в задния алуминиев обхващащ корпус 14а са продължение* аксиалните вентилационни канали 12, показани на фиг.2. Предният корпус Па и задният алуминиев корпус 14а обхващат цилиндричния статор 3. Обхващащите корпуси обхващат статора върху гладки повърхности 15 разположени в зоните под страните на квадрата и под преградните вътрешни ребра. В зоните между преградните вътрешни ребра 13, върху повърхността на цилиндричния статор 3, са оформени канал чета 16 и зъби 17 с трапецовидна форма и с радиален размер не надвишаващ 15% от радиалния размер hl на ярема на цилиндричния статор 3 и с тангенциална стъпка не надвишаваща половината от тангенциалната стъпка на вътрешното множество канали 9 на цилиндричния статор 3.

Към задния щит 14в челно е долепен и закрепен директно или през изолация 18 отрицателен диоден алуминиев пръстен 19. Върху отрицателния диоден алуминиев пръстен 19 е долепен и закрепен аксиално през друга изолация 20 положителен диоден пръстен 21. В отрицателния диоден алуминиев пръстен 19 са набити отрицателните диоди 22, а в положителния диоден пръстен 21 са набити положителните диоди 23. Върху външната и вътрешна повърхност на положителния диоден пръстен 21 са оформени охладителни ребра 6а, а върху външната и вътрешна повърхност на отрицателния диоден пръстен 19 са оформени охладителни ребра 6в.

Задвижващият вал 1 е с удължена задна част 24 простираща се извън задния лагер 25. Върху удължената част 24, притиснато към вътрешната гривна на задния лагер 25 е монтирана оребрена алуминиева втулка 26.

ДЕЙСТВИЕ НА АЛТЕРНАТОРА С КЛЮНООБРАЗНИ ПОЛЮСИ

След завъртване на безчетковия алтернатор с ротор с клюнообразни полюси и подаване на ток през бобините на преден 4а и заден 4в възбудителни комплекти, се създават магнитни потоци, преминаващи между клюнообразните полюси на предния 2а и задния 2в роторни комплекти и цилиндричния статор 3. Магнитните потоци индуктират електродвижещи напрежения в трифазните статорни намотки 10 и през тях протича ток. Този ток създава основни и допълнителни загуби в трифазните статорни намотки 10. Същевременно магнитните потоци пораждат загуби в цилиндричния статор 3 и други железни части. Загуби се пораждат и от тока във възбудителните бобини на предния 4а и задния 4в възбудителни комплекти и при преминаване на ток през диодите 22 и 23. Чрез структурираната охладителна система от канали за охлаждане, съгласно изобретението, чрез обхващане на цилиндричния статор 3 от преден алуминиев Най заден алуминиев. 4^a*’iWpft)£H,· чрез преминаване на въздух през аксиални вентилационни канали 12, чрез охладителните ребра*6а и* 6в на диодния блок и на охлаждането на задния лагер 25 температурата на лагерите, диодите 22 и 23 и трифазните намотки 10, при повишен изходящ ток, не се повишава.

ЕКСПЕРИМЕНТАЛНИ РЕЗУЛТАТИ,ПОЛУЧЕНИ ПРИ ИЗСЛЕДВАНЕ НА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЕН ОБРАЗЕЦ, РЕАЛИЗИРАЩ ИЗОБРЕТЕНИЕТО

Авторът на изобретението е създал виртуален модел с повишен изходящ ток от 520А до 600А, реализиращ изобретението. Размерите на безчетковия алтернатор с клюнообразни полюси в радиално направление са намалени с 12% и масата е намалена с 10%. При диапазон на оборотите от 1250 об/мин. до 6000 об/мин. и увеличения изходящ ток, температурата на трифазните намотки 10 и диодите 22 и 23 запазва стойността си, а температурата на вътрешната гривна на задния лагер 25 се намалява, чрез което дълготрайността на задния лагер 25 е повишена.

Claims

1. Безчетков алтернатор с клюнообразни полюси, включващ задвижващ вал, лагеруван в лагерни щитове, и с монтиран пред предния лагерен щит охлаждащ вентилатор, като върху задвижващия вал неподвижно са монтирани два огледално разположени един спрямо друг роторни комплекти, при което всеки роторен комплект се състои от носещи и носени клюнообразни полюсни конфигурации, свързани неподвижно помежду си с немагнитни пръстени, а клюнообразните полюси са обхванали цилиндрични възбудителни комплекти, съосни на задвижващия вал, като роторните комплекти са обхванати от цилиндричен статор, поместен в цилиндричен корпус, затворен от преден и заден щитове с вентилационни отвори, като цилиндричният статор се състои от цилиндричен пакет с оформени по вътрешната му повърхност равномерно разпределени канали, в които равномерно са положени повече от една трифазни намотки, при което всеки възбудителен комплект се състои от цилиндричен магнитопровод с навита върху него цилиндрична възбудителна бобина, като между цилиндричните магнитопроводи на възбудителните комплекти и цилиндричния статор са оформени цилиндрични пространства, в които са поместени клюнообразните полюси на роторните комплекти с възможност за свободното им завъртване заедно със задвижващия вал, при което всяка трифазна намотка е включена със собствени изводи към собствен токоизправителен блок, включващ и диоди към изводи от звездни центрове, а върху задния щит е монтиран затварящ капак с вентилационен централен отвор с възможност за свързването му с въздуховод, характеризиращ се с това, че част от външната повърхност на цилиндричния статор (3) е гладка и е обхваната плътно от обхващащ преден алуминиев корпус (11а) с квадратно овална форма, обединен с преден щит (11в) и образуват алуминиево тяло (11), а към обхващащия преден алуминиев корпус (11а) челно е притиснат обхващащ заден алуминиев корпус (14а) със същата квадратно овална форма, като обхващащия заден алуминиев корпус (14а) е разположен огледално спрямо обхващащия преден алуминиев корпус (Па) и е обединен в друго алуминиево тяло (14) със задния щит (14в), като в ъглите на обхващащия преден алуминиев корпус (Па) и обхващащия заден алуминиев корпус (14а) са оформени повече от два аксиални вентилационни канали (12), продължаващи от обхващащия преден алуминиев корпус (Па) през обхващащия заден алуминиев корпус (14а) и са разделени от преградни вътрешни ребра (13), които обхващат външната част на цилиндричния статор (3 ) върху гладки му повърхности (15), а в зоните на външната повърхност на цилиндричния статор (3), между преградни вътрешни ребра (13) са офорМЗДй тр$первййдци к^налчета (16) и зъби (17) чиито радиален размер не надвишава 15% от радиалния размер *R1 на ярема на цилиндричния статор (3) и имат тангенциална стъпка, която не надвишава половината от тангенциалната стъпка на вътрешното множество канали (9) на цилиндричния статор (3), а обхванатият аксиален размер на пакета на цилиндричния статор (3) от обхващащия преден алуминиев корпус (11а) е не по-малък от 2/3 от целия аксиален размер на пакета на цилиндричния статор (3), като към обхващащият заден алуминиев корпус (14а) е долепен и закрепен отрицателен диоден алуминиев пръстен (19) с вътрешни и външни (6а) охладителни ребра с радиално набити отрицателни диоди (22), при което върху отрицателния диоден алуминиев пръстен (19) е долепен и закрепен аксиално през изолация (20) положителен диоден алуминиев пръстен (21) с вътрешни и външни (6в) охладителни ребра с набити радиално положителни диоди (23), при което задвижващият вал (1) е с удължена задна част (24), която излиза извън задния лагер (25) и върху нея челно към вътрешната гривна на задния лагер (25) е монтирана оребрена алуминиева втулка (26).