RU2273942C1 - Synchronous generator with excitation by permanent magnets - Google Patents
Synchronous generator with excitation by permanent magnets Download PDFInfo
- Publication number
- RU2273942C1 RU2273942C1 RU2004122789/09A RU2004122789A RU2273942C1 RU 2273942 C1 RU2273942 C1 RU 2273942C1 RU 2004122789/09 A RU2004122789/09 A RU 2004122789/09A RU 2004122789 A RU2004122789 A RU 2004122789A RU 2273942 C1 RU2273942 C1 RU 2273942C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stator
- annular
- modules
- carrier assembly
- synchronous generator
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электромашиностроения, в частности к синхронным генераторам с возбуждением от постоянных магнитов, и может быть использовано в автономных источниках электроэнергии на автомобилях, катерах, а также в автономных источниках электропитания потребителей переменным током как стандартной промышленной частоты, так и повышенной частоты и в автономных энергоустановках в качестве источника сварочного тока для проведения электродуговой сварки в полевых условиях.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to synchronous generators with excitation from permanent magnets, and can be used in stand-alone power sources for cars, boats, as well as in stand-alone power sources for consumers with alternating current of both standard industrial frequency and high frequency and autonomous power plants as a source of welding current for conducting electric arc welding in the field.
Известен синхронный генератор с возбуждением от постоянных магнитов, содержащий несущий узел статора с опорными подшипниками, на котором смонтирован кольцевой магнитопровод с полюсными выступами по периферии, снабженными размещенными на них электрическими катушками с якорной обмоткой статора, а также установленный на опорном валу с возможностью вращения в упомянутых опорных подшипниках ротор с постоянными магнитами возбуждения (см., напр., А.И.Вольдек, "Электрические машины", изд. Энергия, Ленинградское отделение, 1974 г., с.794).A synchronous generator with excitation from permanent magnets is known, comprising a stator bearing assembly with thrust bearings, on which an annular magnetic circuit is mounted with pole protrusions at the periphery, provided with electric coils placed on them with an anchor winding of the stator, and also mounted on the support shaft to rotate in the aforementioned thrust bearings rotor with permanent field magnets (see, for example, A.I. Voldek, "Electrical Machines", ed. Energia, Leningrad Branch, 1974, p.794).
Недостатками известного синхронного генератора являются значительная металлоемкость и большие габариты, обусловленные значительными металлоемкостью и габаритами массивного цилиндрической формы ротора, выполненного с постоянными магнитами возбуждения из магнитотвердых сплавов (типа ални, алнико, магнико и др.).The disadvantages of the known synchronous generator are significant metal consumption and large dimensions, due to the significant metal consumption and dimensions of the massive cylindrical shape of the rotor, made with permanent excitation magnets from magnetically hard alloys (such as alni, alnico, magniko, etc.).
Известен также синхронный генератор с возбуждением от постоянных магнитов, содержащий несущий узел статора с опорными подшипниками, на котором смонтирован кольцевой магнитопровод с полюсными выступами по периферии, снабженными размещенными на них электрическими катушками с якорной обмоткой статора, установленный с возможностью вращения вокруг кольцевого магнитопровода статора кольцевой ротор со смонтированным на внутренней боковой стенке кольцевым магнитным вкладышем с чередующимися в окружном направлении магнитными полюсами, охватывающий полюсные выступы с электрическими катушками якорной обмотки указанного кольцевого магнитопровода статора (см., напр., патент РФ № 2141716, кл. Н 02 К 21/12 по заявке № 4831043/09 от 02.03.1988 г.).Also known is a synchronous generator with excitation from permanent magnets, comprising a stator bearing assembly with thrust bearings, on which an annular magnetic circuit with pole protrusions mounted on the periphery, equipped with electric coils placed on them with an anchor stator winding, mounted to rotate around the annular stator magnetic circuit an annular rotor with an annular magnetic insert mounted on the inner side wall with magnetic poles alternating in the circumferential direction, o vatyvayuschy pole protrusions with electrical coils of the armature winding of said magnetic ring of the stator (see. eg., RF № Patent 2,141,716, cl. H 02
Недостатком известного синхронного генератора с возбуждением от постоянных магнитов являются узкие эксплуатационные параметры, обусловленные отсутствием возможности регулирования активной мощности синхронного генератора, поскольку в конструктивном исполнении данного синхронного индукторного генератора отсутствует возможность оперативного изменения величины общего магнитного потока, создаваемого отдельными постоянными магнитами указанного кольцевого магнитного вкладыша.A disadvantage of the known synchronous generator with excitation from permanent magnets is the narrow operational parameters due to the inability to control the active power of the synchronous generator, since in the design of this synchronous inductor generator there is no possibility of an operative change in the magnitude of the total magnetic flux generated by the individual permanent magnets of the ring magnetic insert.
Наиболее близким аналогом (прототипом) является синхронный генератор с возбуждением от постоянных магнитов, содержащий несущий узел статора с опорными подшипниками, на котором смонтирован кольцевой магнитопровод с полюсными выступами по периферии, снабженными размещенными на них электрическими катушками с многофазной якорной обмоткой статора, установленный на опорном валу с возможностью вращения в упомянутых опорных подшипниках вокруг кольцевого магнитопровода статора кольцевой ротор со смонтированным на внутренней боковой стенке кольцевым магнитным вкладышем с чередующимися в окружном направлении магнитными полюсами из p-пар, охватывающим полюсные выступы с электрическими катушками якорной обмотки указанного кольцевого магнитопровода статора (см. патент РФ № 2069441, кл. Н 02 К 21/22 по заявке № 4894702/07 от 01.06.1990 г.).The closest analogue (prototype) is a synchronous generator with excitation from permanent magnets, containing a stator bearing assembly with thrust bearings, on which an annular magnetic circuit is mounted with pole protrusions at the periphery, equipped with electric coils with a multiphase stator armature mounted on them, mounted on a support shaft rotatable in said thrust bearings around an annular stator magnetic circuit an annular rotor mounted on an inner side wall e ring magnetic insert with alternating in the circumferential direction magnetic poles of p-pairs, covering the pole ledges with electric coils of the anchor winding of the specified annular stator magnetic circuit (see RF patent No. 2069441, CL 02
Недостатком известного синхронного генератора с возбуждением от постоянных магнитов являются также узкие эксплуатационные параметры, обусловленные как отсутствием возможности регулирования активной мощности синхронного индукторного генератора, так и отсутствием возможности регулирования величины выходного напряжения переменного тока, что затрудняет возможность использования его в качестве источника сварочного тока при электродуговой сварке (в конструкции известного синхронного генератора отсутствует возможность оперативного изменения величины общего магнитного потока отдельных постоянных магнитов, образующих между собой кольцевой магнитный вкладыш).The disadvantage of the known synchronous generator with excitation from permanent magnets is also the narrow operating parameters due to both the lack of the ability to control the active power of the synchronous inductor generator and the lack of the ability to control the output voltage of the alternating current, which makes it difficult to use it as a source of welding current in electric arc welding (in the design of the known synchronous generator there is no possibility of operational changes in the magnitude of the total magnetic flux of individual permanent magnets forming an annular magnetic insert between themselves).
Целью настоящего изобретения является расширение эксплуатационных параметров синхронного генератора путем обеспечения возможности регулирования как его активной мощности, так и возможности регулирования напряжения переменного тока, а также обеспечения возможности использования его в качестве источника сварочного тока при проведении электродуговой сварки на различных режимах.The aim of the present invention is to expand the operational parameters of a synchronous generator by providing the ability to control both its active power and the ability to control AC voltage, as well as providing the possibility of using it as a source of welding current when conducting electric arc welding in various modes.
Поставленная цель достигается тем, что синхронный генератор с возбуждением от постоянных магнитов, содержащий несущий узел статора с опорными подшипниками, на котором смонтирован кольцевой магнитопровод с полюсными выступами по периферии, снабженными размещенными на них электрическими катушками с многофазной якорной обмоткой статора, установленный на опорном валу с возможностью вращения в упомянутых опорных подшипниках вокруг кольцевого магнитопровода статора кольцевой ротор со смонтированным на внутренней боковой стенке кольцевым магнитным вкладышем с чередующимися в окружном направлении магнитными полюсами из p-пар, охватывающим полюсные выступы с электрическими катушками якорной обмотки указанного кольцевого магнитопровода статора, в нем несущий узел статора выполнен из группы одинаковых модулей с указанными кольцевым магнитопроводом и кольцевым ротором, смонтированных на одном опорном валу с возможностью их разворота друг относительно друга вокруг оси, соосной с опорным валом, и снабжены кинематически связанным с ними приводом углового разворота их друг относительно друга, а одноименные фазы якорных обмоток в модулях несущего узла статора соединены между собой, образуя общие фазы якорной обмотки статора.This goal is achieved in that a synchronous generator with excitation from permanent magnets, containing a stator bearing assembly with thrust bearings, on which an annular magnetic circuit is mounted with peripheral protrusions provided with electric coils with a multiphase stator winding mounted on them, mounted on a support shaft with the possibility of rotation in the said thrust bearings around the annular stator magnetic circuit an annular rotor mounted on the inner side wall of the rings magnetic insert with alternating in the circumferential direction magnetic poles of p-pairs, covering the pole ledges with electric coils of the anchor winding of the indicated annular stator magnetic circuit, in it the stator carrier assembly is made of a group of identical modules with the indicated annular magnetic circuit and ring rotor mounted on one supporting the shaft with the possibility of their rotation relative to each other around an axis coaxial with the support shaft, and equipped with a kinematically connected drive angular rotation of their other g relative to each other, and the phases of the same name of the armature windings in the modules of the stator carrier assembly are interconnected, forming the common phases of the stator armature winding.
Дополнительным отличием предложенного синхронного генератора с возбуждением от постоянных магнитов является то, что одноименные магнитные полюсы кольцевых магнитных вкладышей кольцевых роторов в смежных модулях несущего узла статора расположены конгруэнтно друг другу в одних радиальных плоскостях, а концы фаз якорной обмотки в одном модуле несущего узла статора соединены с началами одноименных фаз якорной обмотки в другом смежном модуле несущего узла статора, образуя в соединении между собой общие фазы якорной обмотки статора.An additional difference of the proposed synchronous generator with excitation from permanent magnets is that the same magnetic poles of the ring magnetic liners of the ring rotors in adjacent modules of the stator carrier assembly are congruent to each other in the same radial planes, and the ends of the phases of the armature winding in one module of the stator carrier assembly are connected to the beginnings of the same phases of the armature winding in another adjacent module of the stator carrier assembly, forming common phases of the armature winding of the stator in interconnection.
Кроме того, каждый из модулей несущего узла статора включает кольцевую втулку с наружным упорным фланцем и стакан с центральным отверстием в торце, а кольцевой ротор в каждом из модулей несущего узла статора включает кольцевую обечайку с внутренним упорным фланцем, в которой установлен упомянутый соответствующий кольцевой магнитный вкладыш, при этом указанные кольцевые втулки модулей несущего узла статора сопряжены своей внутренней цилиндрической боковой стенкой с одними из упомянутых опорных подшипников, другие из которых сопряжены со стенками центральных отверстий в торцах указанных соответствующих стаканов, кольцевые обечайки кольцевого ротора жестко соединены с опорным валом посредством крепежных узлов, а кольцевой магнитопровод в соответствующем модуле несущего узла статора смонтирован на указанной кольцевой втулке, жестко скрепленной своим наружным упорным фланцем с боковой цилиндрической стенкой стакана и образующей совместно с последним кольцевую полость, в которой размещен указанный соответствующий кольцевой магнитопровод с электрическими катушками соответствующей якорной обмотки статора. Дополнительным отличием предложенного синхронного генератора с возбуждением от постоянных магнитов является то, что каждый из крепежных узлов, соединяющих кольцевую обечайку кольцевого ротора с опорным валом, включает смонтированную на опорном валу ступицу с фланцем, жестко скрепленным с внутренним упорным фланцем соответствующей кольцевой обечайки.In addition, each of the modules of the stator carrier assembly includes an annular sleeve with an external stop flange and a cup with a central hole in the end face, and the ring rotor in each of the modules of the stator carrier assembly includes an annular shell with an internal contact flange in which the corresponding ring magnetic insert is installed wherein said annular bushings of the modules of the stator bearing assembly are conjugated by their inner cylindrical side wall with one of said thrust bearings, the other of which are conjugated with the walls of the central holes in the ends of the indicated respective cups, the annular shells of the annular rotor are rigidly connected to the support shaft by means of fixing units, and the annular magnetic circuit in the corresponding module of the stator carrier assembly is mounted on the indicated annular sleeve rigidly fastened by its outer thrust flange to the side cylindrical wall of the cup and forming together with the latter an annular cavity in which the indicated corresponding annular magnetic circuit with electric coil is placed and the corresponding anchor the stator winding. An additional difference of the proposed synchronous generator with excitation from permanent magnets is that each of the fastening nodes connecting the annular ring of the annular rotor to the support shaft includes a hub mounted on the support shaft with a flange rigidly fastened to the internal thrust flange of the corresponding ring shell.
Дополнительным отличием предложенного синхронного генератора с возбуждением от постоянных магнитов является то, что привод углового разворота модулей несущего узла статора друг относительно друга смонтирован посредством опорного узла на модулях несущего узла статора.An additional difference of the proposed synchronous generator with excitation from permanent magnets is that the angular rotation drive of the modules of the stator carrier assembly relative to each other is mounted by means of the support assembly on the modules of the stator carrier assembly.
Кроме того, привод углового разворота друг относительно друга модулей несущего узла статора выполнен в виде винтового механизма с ходовым винтом и гайкой, а опорный узел привода углового разворота секций несущего узла статора включает закрепленные на одном из упомянутых стаканов опорную проушину, а на другом стакане опорную планку, при этом ходовой винт шарнирно связан двухстепенным шарниром одним концом посредством оси, параллельной оси упомянутого опорного вала, с указанной опорной планкой, выполненной с расположенной по дуге окружности направляющей прорезью, а гайка винтового механизма шарнирно связана одним концом с упомянутой проушиной, выполнена на другом конце с хвостовиком, пропущенным через направляющую прорезь в опорной планке, и снабжена стопорным элементом.In addition, the drive of the angular turn relative to each other of the modules of the stator carrier assembly is made in the form of a screw mechanism with a lead screw and nut, and the reference node of the drive of the angular turn of the sections of the stator carrier assembly includes a support eye fixed on one of the glasses and a support bar on the other glass wherein the lead screw is pivotally connected by a two-stage hinge at one end by means of an axis parallel to the axis of said support shaft with said support strip made with a circumferential arc the spine with a guide slot, and the screw mechanism nut is pivotally connected at one end to the eye, is made at the other end with a shank passed through the guide slot in the support bar, and is equipped with a locking element.
Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг.1 изображен общий вид предложенного синхронного генератора с возбуждением от постоянных магнитов в продольном разрезе;Figure 1 shows a General view of the proposed synchronous generator with excitation from permanent magnets in longitudinal section;
На фиг.2 - вид А на фиг.1;Figure 2 is a view A in figure 1;
На фиг.3 изображена схематически магнитная цепь возбуждения синхронного генератора в варианте исполнения с трехфазными электрическими цепями якорных обмоток статора в исходном начальном положении (без углового смещения соответствующих одноименных фаз в модулях несущего узла статора) для числа пар полюсов статора р=8;Figure 3 shows schematically the magnetic excitation circuit of a synchronous generator in the embodiment with three-phase electric circuits of the stator armature windings in the initial initial position (without angular displacement of the corresponding phases of the same name in the modules of the stator carrier assembly) for the number of pairs of stator poles p = 8;
На фиг.4 - то же, с фазами трехфазных электрических цепей якорных обмоток статора, развернутыми друг относительно друга в угловом положении на угол, равный 360/2р градусов;Figure 4 is the same with the phases of three-phase electrical circuits of the stator armature windings, deployed relative to each other in an angular position by an angle equal to 360 / 2p degrees;
На фиг.5 изображен вариант электрической схемы соединений якорных обмоток статора синхронного генератора с соединением фаз генератора звездой и последовательным соединением одноименных фаз в общих образованных ими фазах;Figure 5 shows a variant of the electrical circuit of the connections of the armature windings of the stator of a synchronous generator with the connection of the phases of the generator by a star and the series connection of the phases of the same name in the common phases formed by them;
На фиг.6 изображен другой вариант электрической схемы соединений якорных обмоток статора синхронного генератора с соединением фаз генератора треугольником и последовательным соединением одноименных фаз в общих образованных ими фазах;Figure 6 shows another variant of the electrical diagram of the connections of the armature windings of the stator of a synchronous generator with the connection of the phases of the generator with a triangle and the series connection of the same phases in the common phases formed by them;
На фиг.7 изображена схематически векторная диаграмма изменения величины фазных напряжений синхронного генератора при угловом развороте соответствующих одноименных фаз якорных обмоток статора (соответственно и модулей несущего узла статора) на соответствующий угол и при соединении указанных фаз по схеме "звезда";Figure 7 shows a schematic vector diagram of the change in the magnitude of the phase voltages of the synchronous generator during the angular rotation of the corresponding phases of the same name of the stator armature windings (respectively, of the modules of the stator bearing assembly) by the corresponding angle and when these phases are connected in the star pattern;
На фиг.8 - то же, при соединении фаз якорных обмоток статора по схеме "треугольник";On Fig - the same, when connecting the phases of the armature windings of the stator according to the "triangle";
На фиг.9 изображена диаграмма с графиком зависимости выходного линейного напряжения синхронного генератора от геометрического угла разворота одноименных фаз якорных обмоток статора с приведением соответствующего электрического угла поворота вектора напряжения в фазе для соединения фаз по схеме "звезда";Figure 9 shows a graph with a graph of the dependence of the output linear voltage of the synchronous generator on the geometric rotation angle of the same phases of the stator armature windings with the corresponding electrical angle of rotation of the voltage vector in phase for connecting the phases according to the "star" scheme;
На фиг.10 изображена диаграмма с графиком зависимости выходного линейного напряжения синхронного генератора от геометрического угла разворота одноименных фаз якорных обмоток статора с приведением соответствующего электрического угла поворота вектора напряжения в фазе для соединения фаз по схеме "треугольник".Figure 10 shows a graph with a graph of the dependence of the output linear voltage of the synchronous generator on the geometric angle of rotation of the same phase of the stator armature windings with the corresponding electrical angle of rotation of the voltage vector in phase for connecting the phases in a "triangle" scheme.
Синхронный генератор с возбуждением от постоянных магнитов содержит несущий узел статора с опорными подшипниками 1, 2, 3, 4, на котором смонтирована группа одинаковых кольцевых магнитопроводов 5 (например, в виде монолитных дисков из порошкового композиционного магнитомягкого материала) с полюсными выступами по периферии, снабженными размещенными на них электрическими катушками 6 с многофазными (например, трехфазными, а в общем случае m-фазными) якорными обмотками 7, 8 статора, установленную на опорном валу 9 с возможностью вращения в упомянутых опорных подшипниках 1, 2, 3, 4 вокруг несущего узла статора группу одинаковых кольцевых роторов 10, со смонтированными на внутренних боковых стенках кольцевыми магнитными вкладышами 11 (например, в виде монолитных магнитных колец из порошкового магнитоанизотропного материала) с чередующимися в окружном направлении магнитными полюсами из p-пар (в данном варианте исполнения генератора число пар p магнитных полюсов равно 8), охватывающими полюсные выступы с электрическими катушками 6 якорных обмоток 7, 8 указанных кольцевых магнитопроводов 5 статора. Несущий узел статора выполнен из группы одинаковых модулей, каждый из которых включает кольцевую втулку 12 с наружным упорным фланцем 13 и стакан 14 с центральным отверстием "а" в торце 15 и с боковой цилиндрической стенкой 16. Каждый из кольцевых роторов 10 включает кольцевую обечайку 17 с внутренним упорным фланцем 18. Кольцевые втулки 12 модулей несущего узла статора сопряжены своей внутренней цилиндрической боковой стенкой с одними из упомянутых опорных подшипников (с опорными подшипниками 1, 3), другие из которых (опорные подшипники 2, 4) сопряжены со стенками центральных отверстий "а" в торцах 15 указанных соответствующих стаканов 14. Кольцевые обечайки 17 кольцевых роторов 10 жестко соединены с опорным валом 9 посредством крепежных узлов, а каждый из кольцевых магнитопроводов 5 в соответствующем модуле несущего узла статора смонтирован на указанной кольцевой втулке 12, жестко скрепленной своим наружным упорным фланцем 13 с боковой цилиндрической стенкой 16 стакана 14 и образующей совместно с последним кольцевую полость "б", в которой размещен указанный соответствующий кольцевой магнитопровод 5 с электрическими катушками 6 соответствующей якорной обмотки (якорные обмотки 7, 8) статора. Модули несущего узла статора (образующие эти модули кольцевые втулки 12 со стаканами 14) установлены с возможностью их разворота друг относительно друга вокруг оси, соосной с опорным валом 9, и снабжены кинематически связанным с ними приводом углового разворота их друг относительно друга, смонтированным посредством опорного узла на модулях несущего узла статора. Каждый из крепежных узлов, соединяющих кольцевую обечайку 17 соответствующего кольцевого ротора 10 с опорным валом 9, включает смонтированную на опорном валу 9 ступицу 19 с фланцем 20, жестко скрепленным с внутренним упорным фланцем 18 соответствующей кольцевой обечайки 17. Привод углового разворота модулей несущего узла статора друг относительно друга в представленном частном варианте исполнения выполнен в виде винтового механизма с ходовым винтом 21 и гайкой 22, а опорный узел привода углового разворота секций несущего узла статора включает закрепленные на одном из упомянутых стаканов 14 опорную проушину 23, а на другом стакане 14 опорную планку 24. Ходовой винт 21 шарнирно связан двухстепенным шарниром (шарниром с двумя степенями свободы) одним концом "в" посредством оси 25, параллельной оси O-O1 упомянутого опорного вала 9, с указанной опорной планкой 24, выполненной с расположенной по дуге окружности направляющей прорезью "г", а гайка 22 винтового механизма шарнирно связана одним концом с упомянутой опорной проушиной 23, выполнена на другом конце с хвостовиком 26, пропущенным через направляющую прорезь "г" в опорной планке 24, и снабжена стопорным элементом 27 (стопорной гайкой). На конце гайки 22, шарнирно связанном с опорной проушиной 23, установлен дополнительный стопорный элемент 28 (дополнительная стопорная гайка). Опорный вал 9 снабжен вентиляторами 29 и 30 охлаждения якорных обмоток 7, 8 статора, один из которых (29) расположен на одном из концов опорного вала 9, а другой (30) размещен между секциями несущего узла статора и смонтирован на опорном валу 9. Кольцевые втулки 12 секций несущего узла статора выполнены с вентиляционными отверстиями "д" на наружных упорных фланцах 13 для прохождения потока воздуха в соответствующие кольцевые полости "б", образованные кольцевыми втулками 12 и стаканами 14, и для охлаждения тем самым якорных обмоток 7 и 8, размещенных в электрических катушках 6 на полюсных выступах кольцевых магнитопроводов 5. На конце опорного вала 9, на котором расположен вентилятор 29, смонтирован шкив 31 клиноременной передачи для приведения во вращение кольцевых роторов 10 синхронного генератора. Вентилятор 29 закреплен непосредственно на шкиве 31 клиноременной передачи. На другом конце ходового винта 21 винтового механизма установлена рукоятка 32 ручного управления винтовым механизмом привода углового разворота модулей несущего узла статора друг относительно друга. Одноименные фазы (А1, В1, С1 и А2, В2, С2) якорных обмоток в кольцевых магнитопроводах 5 модулей несущего узла статора соединены между собой, образуя общие фазы генератора (соединение одноименных фаз в общем виде как последовательное, так и параллельное, а также компаундное). Одноименные магнитные полюсы ("северные" и соответственно "южные") кольцевых магнитных вкладышей 11 кольцевых роторов 10 в смежных модулях несущего узла статора расположены конгруэнтно друг другу в одних радиальных плоскостях. В представленном варианте исполнения концы фаз (A1, B1, C1) якорной обмотки (обмотки 7) в кольцевом магнитопроводе 5 одного модуля несущего узла статора соединены с началами одноименных фаз (А2, В2, С2) якорной обмотки (обмотки 8) в смежном другом модуле несущего узла статора, образуя в последовательном соединении между собой общие фазы якорной обмотки статора.A permanent magnet excitation synchronous generator comprises a stator bearing assembly with
Синхронный генератор с возбуждением от постоянных магнитов работает следующим образом.A synchronous generator with excitation from permanent magnets works as follows.
От привода (например, от двигателя внутреннего сгорания, преимущественно дизеля, на чертеже не показано) через шкив 31 клиноременной передачи вращательное движение передается к опорному валу 9 с кольцевыми роторами 10. При вращении кольцевых роторов 10 (кольцевых обечаек 17) с кольцевыми магнитными вкладышами 11 (например, монолитными магнитными кольцами из порошкового магнитоанизотропного материала) создаются вращающиеся магнитные потоки, пронизывающие воздушный кольцевой зазор между кольцевыми магнитными вкладышами 11 и кольцевыми магнитопроводами 5 (например, монолитными дисками из порошкового композиционного магнитомягкого материала) модулей несущего узла статора, а также пронизывающие радиальные полюсные выступы (на чертеже условно не показаны) кольцевых магнитопроводов 5. При вращении кольцевых роторов 10 осуществляется также попеременное прохождение "северных" и "южных" чередующихся магнитных полюсов кольцевых магнитных вкладышей 11 над радиальными полюсными выступами кольцевых магнитопроводов 5 модулей несущего узла статора, вызывающее пульсации вращающегося магнитного потока как по величине, так и по направлению в радиальных полюсных выступах указанных кольцевых магнитопроводов 5. При этом в якорных обмотках 7 и 8 статора наводятся переменные электродвижущие силы (ЭДС) с взаимным сдвигом по фазе в каждой из m-фазных якорных обмоток 7 и 8 на угол, равный 360/m электрических градусов, а для представленных трехфазных якорных обмоток 7 и 8 в фазах их (А1, В1, С1 и А2, В2, С2) индуктируются синусоидальные переменные электродвижущие силы (ЭДС) со сдвигом по фазе между собой на угол 120 градусов и с частотой, равной произведению числа пар (р) магнитных полюсов в кольцевом магнитном вкладыше 11 на частоту вращения кольцевых роторов 10 (для числа пар магнитных полюсов р=8 индуктируются переменные ЭДС преимущественно повышенной частоты, например с частотой 400 Гц). Переменный ток (например, трехфазный или в общем случае m-фазный), протекающий по общей якорной обмотке статора, образованной указанным выше соединением между собой одноименных фаз (А1, В1, С1 и А2, В2, С2) якорных обмоток 7 и 8 в смежных кольцевых магнитопроводах 5, подается на выходные электрические силовые разъемы (на чертеже не показаны) для подключения приемников электрической энергии переменного тока (например, для подключения электродвигателей, электроинструмента, электронасосов, нагревательных приборов, а также для подключения электросварочного оборудования и т.д.). В представленном варианте исполнения синхронного генератора выходное фазное напряжение (Uф) в общей якорной обмотке статора (образованной соответствующим указанным выше соединением между собой одноименных фаз якорных обмоток 7 и 8 в кольцевых магнитопроводах 5) в исходном начальном положении модулей несущего узла статора (без углового смещения друг относительно друга этих модулей несущего узла статора и соответственно без углового смещения друг относительно друга кольцевых магнитопроводов 5 с полюсными выступами по периферии) равно сумме по модулю отдельных фазных напряжений (Uф1 и Uф2) в якорных обмотках 7 и 8 кольцевых магнитопроводов модулей несущего узла статора (в общем случае суммарное выходное фазное напряжение Uф генератора равно геометрической сумме векторов напряжений в отдельных одноименных фазах А1, В1, С1 и А2, В2, С2 якорных обмоток 7 и 8, см. фиг.7 и 8 с диаграммами напряжений). При необходимости изменения (уменьшения) величины выходного фазного напряжения Uф (и соответственно выходного линейного напряжения U л) представленного синхронного генератора для питания определенных приемников электроэнергии с пониженным напряжением (например, для электродуговой сварки переменным током на определенных режимах) осуществляется угловой разворот отдельных модулей несущего узла статора друг относительно друга на определенный угол (заданный или оттарированный). При этом стопорный элемент 27 гайки 22 винтового механизма привода углового разворота модулей несущего узла статора расфиксируется и посредством рукоятки 32 приводится во вращение ходовой винт 21 винтового механизма, вследствие чего осуществляется угловое перемещение гайки 22 по дуге окружности в прорези "г" опорной планки 24 и разворот на заданный угол одного из модулей несущего узла статора по отношению к другому модулю этого несущего узла статора вокруг оси O-O1 опорного вала 9 (в представленном варианте исполнения синхронного индукторного генератора осуществляется разворот модуля несущего узла статора, на котором смонтирована опорная проушина 23, при этом другой модуль несущего узла статора с опорной планкой 24, имеющей прорезь "г", находится в неподвижном положении, т.е. закреплен на каком-либо основании, на представленном чертеже условно не показано). При угловом развороте модулей несущего узла статора (кольцевых втулок 12 со стаканами 14) друг относительно друга вокруг оси O-O1 опорного вала 9 осуществляется также разворот кольцевых магнитопроводов 5 с полюсными выступами по периферии друг относительно друга на заданный угол, вследствие чего осуществляется также и разворот на заданный угол друг относительно друга вокруг оси O-O1 опорного вала 9 самих полюсных выступов (на чертеже условно не показаны) с электрическими катушками 6 многофазных (в данном случае трехфазных) якорных обмоток 7 и 8 статора в кольцевых магнитопроводах. При развороте полюсных выступов кольцевых магнитопроводов 5 друг относительно друга на заданный угол в пределах 360/2р градусов происходит пропорциональный поворот векторов фазных напряжений в якорной обмотке подвижного модуля несущего узла статора (в данном случае происходит поворот векторов фазных напряжений Uф2 в якорной обмотке 7 модуля несущего узла статора, имеющей возможность углового разворота) на вполне определенный угол α в пределах 0-180 электрических градусов (см. фиг.7 и 8), что приводит к изменению результирующего выходного фазного напряжения Uф синхронного генератора в зависимости от электрического угла α поворота векторов фазных напряжений Uф2 в фазах А2, В2, С2 одной якорной обмотки 7 статора относительно векторов фазных напряжений Uф1 в фазах A1, B1, C1 другой якорной обмотки 8 статора (данная зависимость имеет расчетный характер, вычисляемый решением косоугольных треугольников и определяется следующим выражением:From the drive (for example, from an internal combustion engine, mainly a diesel engine, is not shown in the drawing) through the V-belt drive pulley 31, the rotational movement is transmitted to the support shaft 9 with
Диапазон регулирования выходного результирующего фазного напряжения Uф представленного синхронного генератора для случая, когда Uф1=Uф2, будет изменяться от 2Uф1 до 0, а для случая, когда Uф2<Uф1, будет изменяться от Uф1+Uф2 до Uф1-Uф2 (см. графики изменения выходного фазного напряжения Uф генератора на диаграммах по фиг.9 и 10, где на фиг.9 представлен график изменения выходного фазного напряжения Uф синхронного генератора при соединении фаз якорных обмоток по схеме "звезда", а на фиг.10 представлен график изменения выходного фазного напряжения Uф синхронного генератора при соединении фаз якорных обмоток по схеме "треугольник"). В частном случае исполнения синхронного генератора с возбуждением от постоянных магнитов возможно также параллельное соединение одноименных фаз А1, В1, С1 и А2, В2, С2 якорных обмоток 7 и 8 статора при условиях равенства фазных напряжений Uф1 и Uф2 в якорных обмотках 7 и 8 и отсутствия сдвига фаз между ЭДС в одноименных фазах А1, В1, С1 и А2, В2, С2 якорных обмоток 7 и 8 статора, что предпочтительно для работы синхронного генератора в режиме значительной токовой нагрузки в приемнике электрической энергии, например, при проведении электродуговой сварки. При вращении опорного вала 9 вентиляторами 29 и 30 создаются воздушные потоки, проходящие через вентиляционные отверстия "д" в наружных упорных фланцах 13 кольцевых втулок 12 и эффективно охлаждающие многофазные якорные обмотки 7 и 8 статора, размещенные в электрических катушках 6 на полюсных выступах кольцевых магнитопроводов 5.The regulation range of the output resulting phase voltage Uf of the synchronous generator for the case when Uf1 = Uf2 will vary from 2Uf1 to 0, and for the case when Uf2 <Uf1 it will vary from Uf1 + Uf2 to Uf1-Uf2 (see the graphs of the output the phase voltage Uf of the generator in the diagrams of Figs. 9 and 10, where Fig. 9 shows a graph of the output phase voltage Uf of the synchronous generator when connecting the phases of the armature windings according to the "star" scheme, and Fig. 10 shows a graph of the change in the output phase voltage Uf synchro Nogo generator at connection phase armature coils in a "delta"). In the particular case of the execution of a synchronous generator with excitation from permanent magnets, parallel connection of the same phases A1, B1, C1 and A2, B2, C2 of the
Выполнение несущего узла статора из группы одинаковых модулей с указанными кольцевым магнитопроводом 5 и кольцевым ротором 10, смонтированных на одном опорном валу 9, а также установка модулей несущего узла статора с возможностью их разворота друг относительно друга вокруг оси, соосной с опорным валом 9, снабжение модулей несущего узла статора кинематически связанным с ними приводом углового разворота их друг относительно друга и соединение между собой одноименных фаз якорных обмоток 7 и 8 в модулях несущего узла статора с образованием общих фаз якорной обмотки статора позволяют расширить эксплуатационные параметры синхронного генератора за счет обеспечения возможности регулирования как его активной мощности, так и обеспечения возможности регулирования выходного напряжения переменного тока, а также обеспечения возможности использования его в качестве источника сварочного тока при проведении электродуговой сварки на различных режимах (путем обеспечения возможности регулирования величины сдвига фаз напряжения в одноименных фазах А1, В1, С1 и А2, В2, С2, а в общем случае в фазах Ai, Bi, Ci якорных обмоток статора в предложенном синхронном генераторе). Предложенный синхронный генератор с возбуждением от постоянных магнитов может быть использован при соответствующей коммутации якорных обмоток статора для снабжения электроэнергией самых различных приемников переменного многофазного электрического тока с различными параметрами питающего напряжения. Кроме того, дополнительное расположение одноименных магнитных полюсов ("северный" и соответственно "южный") кольцевых магнитных вкладышей 11 в смежных кольцевых роторах 10 конгруэнтно друг другу в одних радиальных плоскостях, а также соединение концов фаз A1, B1, C1 якорной обмотки 7 в кольцевом магнитопроводе 5 одного модуля несущего узла статора с началами одноименных фаз А2, В2, С2 якорной обмотки 8 в смежном модуле несущего узла статора (последовательное соединение между собой одноименных фаз якорной обмотки статора) обуславливают возможность обеспечения плавного и эффективного регулирования выходного напряжения синхронного генератора от максимального значения (2U ф1, а в общем случае для числа n секций несущего узла статора nU ф1) до 0, что может быть использовано также для снабжения электроэнергией специальных электрических машин и установок.The implementation of the stator carrier assembly from the group of identical modules with the indicated annular magnetic circuit 5 and the
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004122789/09A RU2273942C1 (en) | 2004-07-27 | 2004-07-27 | Synchronous generator with excitation by permanent magnets |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004122789/09A RU2273942C1 (en) | 2004-07-27 | 2004-07-27 | Synchronous generator with excitation by permanent magnets |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004122789A RU2004122789A (en) | 2006-01-27 |
| RU2273942C1 true RU2273942C1 (en) | 2006-04-10 |
Family
ID=36047251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004122789/09A RU2273942C1 (en) | 2004-07-27 | 2004-07-27 | Synchronous generator with excitation by permanent magnets |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2273942C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2480887C1 (en) * | 2011-10-28 | 2013-04-27 | Открытое Акционерное Общество "Агрегатное Конструкторское Бюро "Якорь" | Power generation system |
| RU2548662C1 (en) * | 2014-06-05 | 2015-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Synchronous generator with excitation from permanent magnets |
| RU176105U1 (en) * | 2017-05-22 | 2018-01-09 | Закрытое Акционерное Общество "Научно-Исследовательский Институт Механотронных Технологий - Альфа - Научный Центр" | Non-contact dc motor |
-
2004
- 2004-07-27 RU RU2004122789/09A patent/RU2273942C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ВОЛЬДЕК А.И., Электрические машины, Ленинград, Энергия, 1974, с.794. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2480887C1 (en) * | 2011-10-28 | 2013-04-27 | Открытое Акционерное Общество "Агрегатное Конструкторское Бюро "Якорь" | Power generation system |
| RU2548662C1 (en) * | 2014-06-05 | 2015-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Synchronous generator with excitation from permanent magnets |
| RU176105U1 (en) * | 2017-05-22 | 2018-01-09 | Закрытое Акционерное Общество "Научно-Исследовательский Институт Механотронных Технологий - Альфа - Научный Центр" | Non-contact dc motor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004122789A (en) | 2006-01-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7262533B2 (en) | Energy transfer apparatus | |
| US4831300A (en) | Brushless alternator and synchronous motor with optional stationary field winding | |
| JPS63140647A (en) | Total flux reversible and variable reluctance brushless apparatus | |
| US20110163641A1 (en) | Permanent-magnet synchronous motor | |
| EA001589B1 (en) | Permanent magnet generator | |
| EP1233498B1 (en) | Permanent-Magnet motor-generator with voltage stabilizer | |
| EP2592728B1 (en) | Electromagnetic device | |
| JPH11262229A (en) | Magnetic flux rectifying electrical apparatus | |
| CN111799974B (en) | Cycloid reluctance motor with rotor permanent magnets | |
| JP4920322B2 (en) | Inductor type synchronous machine | |
| RU2273942C1 (en) | Synchronous generator with excitation by permanent magnets | |
| RU2302692C9 (en) | Electromechanical converter | |
| PL182068B1 (en) | Electric machine with permanent magnets | |
| JP2010516224A (en) | Multi-phase drive or generator machine | |
| RU2305359C2 (en) | Permanent-magnet excited synchronous generator, primarily used as welding generator | |
| US20080067883A1 (en) | Generator and/or motor assembly | |
| US20100141060A1 (en) | Axial motor | |
| JPH01157251A (en) | Ac generator for vehicle | |
| RU2351054C2 (en) | Electrical machine | |
| KR100480123B1 (en) | Shading coil type single-phase induction motor | |
| RU2548662C1 (en) | Synchronous generator with excitation from permanent magnets | |
| RU2267856C1 (en) | Synchronous generator plant with excitation from permanent magnets | |
| RU2351053C2 (en) | Electrical machine | |
| KR100480124B1 (en) | Shading coil type single-phase induction motor | |
| US10014734B2 (en) | Electric current generator/motor with dual stationary/rotating stators and rotor having horseshoe magnet/electromagnetic coils |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20111017 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170728 |