SU752645A1 - Contactless multiphase syncronous switching generator - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к электрическим машинам, а им енно к синхронным генераторам с коммутацией потсжа. Известны бесконтактные многофазные синхронные коммутаторные генераторы, содержащие статор с фазными обмотками систему возбуждени  и многополюсный ротор-магнитный коммутатор fl . Недостатками таких генераторов  вл ютс  мала  функциональна  возможность и значительна  масса   габариты. Наиболее близким к предложшному изобретению  вл етс  бесконтактный мно гофазный синхронный коммутаторный гене ратор, содержащий два зубчатых пакета статора, оси зубцов которых соввддают, фазные обмотки на них, кольцевой посто  нной магнит с аксиальной намагниче ностыо , размещенный между пакетами, многополюсный ротор-магнитный коммута тор „ 2 . Указанный генератор имеет следующие недостатки: число фаз генератора может быть тогшь кратно трем (однако, например при работе генератора на выпр митель, может возникнуть Нйзбходимость иметь количество фаз не кратное трем); число, зубцов-полюсов ротора может быть лишь четным ч1голом, что огранищ вает выбйр частоты ЭДС генератора} ферромагнитный ротор генератора имеет две зубчатые звездочки на концах, оси зубцов которых сдш1нуты относительно друг друга на 9О электрических, что увеличивает массу ротора генератора и затрудн ет его балансировку (последнее обсто тельство особенно важно при работе генератора при больших частотах вращени ); в кривой ЭДС генератора наблюдаетс  большой процент высших гармоник, что Вч дет к пополнительным потер м, сшга :ению КПД генератора. Пель изобретени  - расширение функциональных возможностей генератора за чет обеспечени , возможности выбора пюого требуемого числа зубцов ротора, нижение массы генератора, а также поыш&те КПД,The invention relates to electric machines, and specifically to synchronous generators with switching commutation. Non-contact multiphase synchronous switch generators are known, which contain a stator with phase windings, an excitation system and a multi-pole rotor-magnetic switch fl. The disadvantages of such generators are low functionality and considerable weight dimensions. The closest to the present invention is a contactless multi-phase synchronous switch generator containing two serrated stator packets, whose tooth axes coincide, phase windings on them, an annular permanent magnet with axial magnetization, located between the packets, a multi-pole rotor-magnetic switch „2. The indicated generator has the following disadvantages: the number of phases of the generator may be a multiple of three (however, for example, when the generator operates on a rectifier, the Neischeasity may occur to have a number of phases not a multiple of three); the number of rotor teeth-poles can only be an even chign, which limits the frequency of the generator EMF} the ferromagnetic rotor of the generator has two gear sprockets at the ends, the teeth axes of which are snapped relative to each other by 9 o electric, which increases the mass of the generator rotor and makes it difficult balancing (the last circumstance is especially important when the generator operates at high rotational frequencies); in the EMF curve of the generator, a large percentage of higher harmonics is observed, which is higher in terms of additional losses, as follows: efficiency of the generator. Pel of the invention is the extension of the functionality of the generator to ensure that it is possible to select the required number of rotor teeth, the generator mass decreases, and also the efficiency of the generator,

Указанна  цепь достигаетс  тем, что а каждом пакете статора Гц фазных оботок , кажда  из которых выполнена из катушек, охватывающих Ш зубцов шагом 180 электрических, .оси катуек каждой фазы на одном и том же акете смещены относительно друг друга а электрических, а на разных па.кетах на 180 электрических, катушки соседних фаз смешены по окружности каждого пакета на одно зубцовое деление относительно друг друга в одну сторону, катушки каждой фазы на обоих пакетах соединены согласно, а ротор выполнен в виде цилиндра из немагнитного материала, на котором установлено Y полюсов из магнитном гкого материала с шириной по наружной окрухшости, пропорциональной шагу .катушек обмотки и длиной, равной суммарной аксиальной длине пакетов статора и мапшта.This circuit is achieved by the fact that each stator pack of Hz phase windings, each of which is made of coils, covering three teeth in 180 electrical steps, axes of each phase on the same rack are displaced relative to each other and electric, and on different pairs The grids are 180 electric, coils of adjacent phases are mixed around the circumference of each package into one tooth division relative to each other in one direction, the coils of each phase on both packages are connected according to, and the rotor is made in the form of a cylinder of non-magnetic material, which has Y poles made of magnetic soft material with a width on the outer circumference, proportional to the step of the winding coils and the length equal to the total axial length of the stator and maps packs.

Ширина полюсов ротора по окружности может быть выполнена равной 2/3 шага катушек фазной обмотки.The circumference of the rotor poles can be made equal to 2/3 of the pitch of the phase winding coils.

На фиг.1 представлен генератор, поперечный разрез; на фиг.2 - генератор, продольный разрез; на фиг. 3 и 4 - развертки активной зоны пакетов статоров с обмотками.Figure 1 shows the generator, a cross-section; figure 2 - generator, longitudinal section; in fig. 3 and 4 - sweep the active zone of the packets of stators with windings.

Генератор содержит зубчатые статорные пакеты 1 и 2, между которыми раэмеш .ен кольцевой посто нный магнит 3 с аксиальной намагниченностью. На пакетах 1 и 2 размешены Wi фазньГх обмоток 4, кажда  из которых состоит игз Y катушек, 5, охватывающих hi зубцов 6 с шагом 180 электрических. Оси катушек 5 на одном и том же пакете 1 и 2 смещены относительно друг от друга на 360° электрических, а на разных пакетах 1 и 2, соответственно, на 180 электрических. Катушки 5 соседних фаз смещены по окружности на одно зубцовое деление относительно друг друга в одйу сторону, а катушки 5 каждой фазы на обоих пакетах 1 и 2 соединены согласно, последовательно или параллельно . Ротор 7, выполненный в. виде цилиндра на легкого немагнитного материала, на котором укреплены И полюсов 8 из магнитном гкого материала с шириной по нар1ужной окружности, пропорциональной шагу катушек 5 обмоток 4 и длиной, равной суммарной аксиальной длине пакетов 1 и 2 и мапшта 3.The generator contains toothed stator packs 1 and 2, between which there is a ring permanent magnet 3 with axial magnetization. On the packages 1 and 2, there are Wi of the fasnGh windings 4, each of which consists of iz Y coils, 5, covering hi teeth 6 with 180 electrical steps. The axes of the coils 5 on the same package 1 and 2 are offset from each other by 360 ° electric, and on different packages 1 and 2, respectively, by 180 electric. The coils 5 of the adjacent phases are shifted circumferentially by one tooth division relative to each other in one direction, and the coils 5 of each phase on both the packages 1 and 2 are connected according to, in series or in parallel. Rotor 7, made in. the form of a cylinder on a light non-magnetic material, on which are reinforced And the poles 8 of magnetic soft material with a circumferential circumference proportional to the pitch of the coils 5 of the windings 4 and a length equal to the total axial length of the packets 1 and 2 and the 3.

При вращении ротора 7 поток возбуждени  пронизывает фазные обмотки 4, при этом потокосцепление их периодических измен етс  по величине и знаку, а магнитна  проводимость дл  потока возбуждени  остаетс  посто нной и не зависит от мгновенного положени  ротора 7. Изменение потока, пересекающего фазные обмотки 4, в первом приближении пропорционально изменению плошади перекрыти  зубцов 6 статора, охватываемых катушкой 5 фазной обмотки 4, и полюсов 8 ротора 7, а знак зависит от того, какую катушку 5 фазной обмотки 4 перекрывает полюс 8 ротора 7 .(путь потока в каждый момент времени показан на фиг.2 стрелками).When the rotor 7 rotates, the excitation flow penetrates the phase windings 4, while their flux linkage changes in magnitude and sign, and the magnetic conductivity for the excitation flow remains constant and does not depend on the instantaneous position of the rotor 7. The flux crossing the phase windings 4, in The first approximation is proportional to the change in the area of overlap of the teeth 6 of the stator, covered by the coil 5 of the phase winding 4, and the poles 8 of the rotor 7, and the sign depends on which coil 5 of the phase winding 4 overlaps the pole 8 of the rotor 7. (put l flow at each time point is shown in figure 2 by the arrows).

В фазных обмотках 4 генератора наводитс  ЭДС, частота которой f -22U;In the phase windings 4 of the generator, an emf is induced, the frequency of which is f -22U;

f-А, где (л - частота вращени    f-A, where (l - rotation frequency

CjUCju

приводного двигател ;drive motor;

Zn- число полюсов 8 ротора 7.Zn - the number of poles 8 rotor 7.

Конструкци  бесконтактного многофазного синхронного генератора по данному изобретению по сравнению с известной обеспечивает следующие преимущества:The design of a contactless multi-phase synchronous generator according to this invention compared with the known one provides the following advantages:

число фаз может быть любым целым положительным числом;the number of phases can be any positive integer;

число полюсов ротора, а следовательно и число, определ ющее возможную эластромеханическую редукцию частоты ЭДС, может быть любым целым положительным числом;the number of poles of the rotor, and hence the number that determines the possible elastomechanical reduction of the EMF frequency, can be any positive integer;

масса ротора значительно уменьшена за счет аксиального направлени  потока возбуждени , конструкци  ротора обеспечивает простоту балансировки и позвол еч генератору работать на высоких скорост х вращени ;the rotor mass is significantly reduced due to the axial direction of the excitation flow, the rotor design provides ease of balancing and allows the generator to operate at high speeds of rotation;

крива  ЭДС генератора более близка к синусоиде.The EMF curve of the generator is closer to the sine wave.

Все это обеспечивает описанной конструкции генератора более ширбкие по сравнению с известными конструкци ми функциональные возможности и лучшие массогабаритные показатели.All this provides the described design of the generator with wider functionality as compared with the known structures and the best weight and dimensions.

Claims (2)

1. Бесконтактный многофазный синхронный коммутаторный генератор, содержащий два зубчатых пакета статора, оси зубцов которых совпадают, фазные обмотки на них, кольцевой посто нный магнит с аксиальной намагниченностью, размещенный между пакетами, многополюсный ротор-магн тный коммутатор.1. Non-contact multi-phase synchronous switch generator containing two serrated stator packages, whose axis of teeth coincide, phase windings on them, an annular permanent magnet with axial magnetization placed between the packages, a multi-pole rotor-magnet switch. отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей и снижени  массы генератора на каждом пакете статора размещенг Утт фазных обмоток, кажда  из которых выполнена из vi катушек, охватывающих зубцов с шагом 18О°электрических , оси катушек каждой фазы на одном и том же пакете смешены относительно друг друга на 360°электрических , а на разных пакетах на 180° электрических , катушки -соседних фаз смещены по окружности каждого пакета на одно зубцовое деление относительно .друг друга в одну сторону, катушки каждой фазы на обоих пакетах соединены согласно, а ротор, выполнен в виде цилиндра из немагнитного материала, на котором установлено h полюсов из магни-л-ном гкого материала с шириной по кару ж ной окружности, пропорциональной шагу катушек обмотки и длиной, равной суммарной аксиальной длине пакетов статора и магнита.characterized in that, in order to expand the functionality and reduce the mass of the generator, on each stator package, UTD phase windings are placed, each of which is made of vi coils covering teeth with an 18O ° pitch, the axes of each phase coils on the same packet relative to each other by 360 ° electric, and on different packages by 180 ° electric, the coils of the neighboring phases are displaced around the circumference of each package by one tooth division relative to each other in one direction, the coils of each phase into both the packages are connected according to, and the rotor is made in the form of a cylinder of a non-magnetic material, on which h poles are installed of a magnetically soft material with a circumferential width proportional to the pitch of the winding coils and the length equal to the total axial length of the stator packages and magnet. 2, Генератор поп. 1, отличаютщ и и с   тем, что, с целью повышени  КПД, ширина полюса по окружности выполнена равной 2/3 шага катушек фазной обмотки.2, Generator pop. 1, is also distinguished by the fact that, in order to increase the efficiency, the circumferential width of the pole is made equal to 2/3 of the pitch of the phase winding coils. Источники информации,Information sources, прин тые во внимание при экспертизеtaken into account in the examination 1.Авторское свидетельство СССР №153324, кл. Н02К 1/66, 1963.1. USSR author's certificate No. 153324, cl. NC 1/66, 1963. 2.Авторское свидетельство СССР J 237978, кл. Ы02К 1/66,2. Authors certificate of the USSR J 237978, cl. Y02K 1/66, 1965.1965. Фи8.Fi8.