Синхронный генератор с переключением магнитного потока

ОП ЙСАН И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ и 11731519 Союз Советских Социалистических Республик(43) Опубликовано 30.04.80. Бюллете сударственные комите 621,313,82(71) Заявител сковский ордена Ленина авиационный институт им. Серго Орджоникидзе 54) СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР С ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕМ МАГНИТНОГО ПОТОКАИзобретение относится к электромашиностроению, а именно к конструкции электрических генераторов с высоковольтной катушечной обмоткой якоря.Известен синхронный генератор, содер жащий якорь, состоящий из подковообразных магнитопроводов и укрепленных на них катушечных обмоток, и явнополюсный ротор 11.Магнитопровод якоря такого генератора 10 выполнен в виде отдельных подковообразных сердечников, на которых укреплена высоковольтная катушечная обмотка. Для увеличения места под обмотку якоря, необходимого для выполнения изоляции высоко вольтной обмотки, половина пазов магнитопровода якоря выполнена увеличенной площади за счет уменьшения площади другой половины пазов. Пазами без обмотки являются в этой конструкции щели между 20 подковообразными сердечниками.Недостатком этой конструкции является ограниченная площадь окна (паза) под обмотку, так как окно по расточке якоря может быть выполнено только в пределах 25 полюсного деления и дальнейшее увеличение площади окна возможно лишь за счет увеличения наружного диаметра якоря, Кроме того, магнитопровод такой конструкции имеет низкое использование потока ра оочего зазора из-за высокого рассеяния потока возбуждения, обусловленного сближением соседних зубцов, не разделенных обмоткой якоря.Известен также синхронный генератор, содержащий статор с гребенчатой зубцовой зоной и катушечной обмоткой якоря и ротор с полюсами, работающий с переключением магнитного потока 2. Система возбуждения генератора неподвижная и располагается на статоре.Данное устройство является наиболее близким к предлагаемому изобретению, по технической сущности и решаемой задаче.Применение гребенчатой зубчатой зоны позволяет увеличить площадь окна под обмотку якоря при том же внешнем диаметре якоря. Кроме того, рассеяние потока возбуждения существенно меньше.Однако недостатками известной конструкции являются наличие постоянной составляющей магнитного потока возбуждения в рабочем зазоре в зубцах якоря и пониженная степень использования активного объема электрической машины,Цель изобретения - улучшить использование активного объема генератора.Это достигается тем, что полюса ротора выполнены с чередующейся полярностью, а соседние зубцы гребенок статора располагаются под полюсами ротора противоположной полярности и сдвинуты между собой на нечетное число, исключая единицу, полюсных делений, а катушки обмотки якоря расположены между каждой парой 5 соседних зубцов гребенок.На фиг, 1 представлен синхронный генератор с переключением потока с возбуждением от постоянных магнитов, поперечный разрез; на фиг. 2 - то же, с электромагнит О ным возбуждением, поперечный разрез; па фиг. 3 - то же, с когтеобразными полюсами и цилиндрическим постоянным магнитом; на фиг. 4 - сечение А - А на фиг. 3,Синхронный генератор содержит якорь, 15 состоящий из магнитопровода 1 с гребенчатой зубцовой зоной и катушечной обмоткой 2, и явнополюсный ротор, который представляет собой явнополюсную систему из радиально намагниченных постоянных маг нитов 3, ферромагнитной втулки 4, ферромагнитных массивных полюсных наконечников 5, немагнитных участков 6, образующих с полюсными наконечниками единую биметаллическую обойму, в которую за прессовываются постоянные магниты и втулки ротора.Принцип действия генератора основан на том, что зубцовая зона якоря выполнена гребенчатой, а ротор выполнен активным с 30 полюсами чередующейся полярности. Зубцы гребенок сдвинуты между собой на Йт,13где т= -- полюсное деление ротора2 р(Йр - диаметр ротора, р - число пар по люсов), Й - нечетное число, отличное от единицы (для генератора на фиг. 1 /г=3). Таким образом, соседние зубцы располагаются над полюсами разноименной полярности. 40Магнитный поток возбуждения 7 последовательно проходит через магниты полярности У, находящиеся под соответствующими зубцами, активный зазор 8, зубцы, ярмо якоря, соседние зубцы, второй активный 45 зазор, магниты полярности Я, находящиеся под этими зубцами, и ферромагнитную втулку ротора.При вращении ротора направление потока возбуждения в активном зазоре, зубцах 50 и в ярме под обмоткой якоря меняется на противоположное за счет переключения полярности потока под соответствующими зубцами. Происходит коммутация соседних магнитов ротора и магнитной цепи якоря. Таким образом исключается постоянная составляющая потока в зазоре и зубцах якоря. Благодаря исключению постоянной составляющей потока в активном зазоре и зубцах якоря и увеличения в этом же активном объеме доли обмотки якоря существенно повышается степень использования активного объема модели генератора, т. е. подобное техническое решение позволяет снять большую мощность с заданного объема машины. Принцип действия генераторов на фиг. 2 и 3 аналогичен описанному.Применение активной зоны якоря в виде зубцов гребенок с ярмом якоря между ними позволяет выполнить высоковольтную катушечную обмотку с достаточными электрической прочностью и степенью надежности.Предлагаемый синхронный генератор с переключением магнитного потока обеспечивает высокую степень использования его активного объема. Формул а изобретенияСинхронный генератор с переключением магнитного потока, содержащий статор с гребенчатой зубцовой зоной и катушечной обмоткой якоря и ротор с полюсами, отличающийся тем, что, с целью улучшения использования активного объема генератора, полюса ротора выполнены с чередующейся полярностью, причем соседние зубцы гребенок статора располагаются над полюсами ротора противоположной полярности и сдвинуты между собой на нечетное число, исключая единицу, полюсных делений, а катушки обмотки якоря расположены между каждой парой соседних зубцов гребенок.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР84674, кл. Н 02 К 19/16, 1949.2. Паластин Л, М. Электрические машины автономных источников питания, М., Энергия, 1972, с, 34.Составитель А. Кецарис едактор О. Стенина Техред В, Серякова Корректор А. Степанова аказ 755/9 Изд.279 Тираж 798 ПодписноеНПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5ипография, пр. Сапунов