Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
Патент на изобретение №2465706

(19)

RU

(11)

2465706

(13)

C1

(51) МПК H02K11/00 (2006.01)

H02K29/00 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Статус: по данным на 17.10.2012 - нет данных Пошлина:

(21), (22) Заявка: 2011111479/07, 25.03.2011

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

25.03.2011

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 25.03.2011

(45) Опубликовано: 27.10.2012

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: RU 2402858 C1, 27.10.2010. RU 2145461 C1, 10.02.2000. RU 2095923 C1, 10.11.1997. RU 2332773 C1, 27.08.2008. SU 1368946 A1, 23.01.1988. SU 1814188 A1, 07.05.1993. SU 886157 A, 30.11.1981. US 4496897 A, 29.01.1985. DE 2062654 A1, 24.06.1971. КАШИН Я.М., КИРИЛЛОВ Г.А., РАКЛО А.В. Авиационное оборудование самолетов. Часть 1, Министерство обороныРоссийской Федерации, Краснознаменное высшее военное авиационное училище летчиков, Краснодар, КВВАУЛ, 2006, с.37-39.

Адрес для переписки:

350072, г.Краснодар, ул. Московская, 2, ГОУ ВПО "КубГТУ", отдел интеллектуальной и промышленной собственности, проректору по НиИД, проф. В.С. Симанкову

(72) Автор(ы):

Гайтов Багаудин Хамидович (RU),

Кашин Яков Михайлович (RU),

Гайтова Тамара Борисовна (RU),

Кашин Александр Яковлевич (RU),

Пауков Дмитрий Викторович (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУ ВПО "КубГТУ") (RU)

(54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ АКСИАЛЬНЫЙ БЕСКОНТАКТНЫЙ ГЕНЕРАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА

(57) Реферат:

Изобретение относится к области электротехнике, в частности к бесконтактным электрическим машинам постоянного тока. Предлагаемый стабилизированный аксиальный бесконтактный генератор постоянного тока содержит корпус, подвозбудитель, возбудитель, основной генератор и регулятор напряжения. Согласно настоящему изобретению, регулятор напряжения установлен в нижней части корпуса генератора и состоит из электромагнита, к якорю которого жестко прикреплена пружина, и угольного столба, набранного из ряда наложенных друг на друга угольных шайб, сжимаемых пружиной. При этом рабочая обмотка электромагнита регулятора напряжения подключена к выходу генератора, а угольный столб включен в цепь обмотки возбуждения возбудителя, при этом сопротивление угольного столба зависит от силы сжатия угольных шайб указанной пружиной. Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, состоит в расширении области применения генератора за счет обеспечения стабилизации выпрямленного напряжения. 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим машинам постоянного тока, и может быть использовано, например, для преобразования механической энергии вращения в электрическую энергию постоянного тока.

Известен бесколлекторный (вентильный) генератор постоянного тока (см. Кашин Я.М., Кириллов Г.А, Ракло А.В. Авиационное оборудование самолетов, Ч.1,: Мин-во обороны Рос. Федерации, Красн. высш. воен. авиац. уч-ще летчиков. - Краснодар: КВВАУЛ, 2006, с.37-39), содержащий корпус, в котором на одном валу установлены три электрические машины цилиндрической конструкции: подвозбудитель - магнитоэлектрическая синхронная машина с вращающимся индуктором, состоящим из постоянных магнитов с радиально направленным магнитным полем, и неподвижной рабочей обмоткой подвозбудителя; возбудитель - трехфазная синхронная машина с неподвижной обмоткой возбуждения возбудителя и вращающейся рабочей обмоткой возбудителя; основной генератор - трехфазная синхронная машина с вращающейся обмоткой возбуждения генератора и неподвижной рабочей обмоткой генератора и трехфазный выпрямитель.

Однако технология изготовления такого генератора постоянного тока сложна из-за необходимости штамповки листов магнитопроводов статора и ротора, необходимости выполнения обмоточных работ внутри цилиндрического статора, а качество вырабатываемой генератором электрической энергии недостаточно высоко из-за высокого коэффициента пульсации выпрямленного напряжения. Кроме того, стоимость такого генератора велика из-за большого расхода электротехнической стали, связанного с высоким процентом ее отходов при штамповке.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому техническому результату является аксиальный бесконтактный генератор постоянного тока (пат. РФ 2402858), содержащий корпус; подвозбудитель, состоящий из постоянных магнитов индуктора подвозбудителя и магнитопровода с рабочей обмоткой подвозбудителя; возбудитель, состоящий из магнитопровода с обмоткой возбуждения возбудителя и магнитопровода с рабочей обмоткой возбудителя; и основной генератор, состоящий из магнитопровода с обмоткой возбуждения основного генератора и магнитопровода с рабочей обмоткой основного генератора, установленные на одном валу. В известном аксиальном генераторе постоянного тока постоянные магниты индуктора подвозбудителя и магнитопроводы, в пазы которых уложены обмотки подвозбудителя, возбудителя и основного генератора, выполнены аксиальными, при этом боковые аксиальные магнитопроводы жестко установлены в корпусе, а постоянные магниты индуктора подвозбудителя и внутренний аксиальный магнитопровод жестко установлены на валу с возможностью вращения относительно боковых аксиальных магнитопроводов, при этом постоянные магниты индуктора подвозбудителя установлены с торца одного бокового аксиального магнитопровода, а внутренний аксиальный магнитопровод установлен между боковыми аксиальными магнитопроводами. Внутренний аксиальный магнитопровод и боковой аксиальный магнитопровод, с торца которого установлены постоянные магниты индуктора подвозбудителя, выполнены с двумя активными торцовыми поверхностями с пазами, а другой боковой аксиальный магнитопровод выполнен с одной активной торцовой поверхностью с пазами. В пазы бокового аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями со стороны постоянных магнитов подвозбудителя уложена многофазная рабочая обмотка подвозбудителя, а с противоположной стороны уложена однофазная обмотка возбуждения возбудителя, которая подключена к рабочей обмотке подвозбудителя через многофазный двухполупериодный выпрямитель. В пазы внутреннего аксиального магнитопровода со стороны обмотки возбуждения возбудителя уложена многофазная рабочая обмотка возбудителя, а с противоположной стороны уложена однофазная обмотка возбуждения основного генератора, которая подключена к рабочей обмотке возбудителя через многофазный двухполупериодный выпрямитель. В пазы бокового аксиального магнитопровода с одной активной торцовой поверхностью уложена многофазная рабочая обмотка основного генератора, которая подключена к многофазному выпрямителю.

Однако выходное напряжение U такого генератора зависит от частоты вращения постоянных магнитов индуктора подвозбудителя и внутреннего аксиального магнитопровода с многофазной рабочей обмоткой возбудителя и однофазной обмоткой возбуждения основного генератора

U=CwФ,

где С - конструктивный коэффициент, w - частота вращения, Ф - магнитный поток возбуждения.

Возможная установка привода постоянной частоты вращения ухудшает массогабаритные показатели генератора, а также снижает надежность его работы.

Технический результат заявленного изобретения - расширение области применения генератора за счет стабилизации выпрямленного напряжения.

Технический результат достигается тем, что в нижней части корпуса предлагаемого стабилизированного генератора постоянного тока, содержащего корпус, подвозбудитель, возбудитель и основной генератор, постоянные магниты и магнитопроводы которых выполнены аксиальными, устанавливается регулятор напряжения, состоящий из электромагнита, к якорю которого жестко прикрепляется пружина, и угольного столба, который набирается из ряда угольных шайб, накладываемых друг на друга и сжимаемых пружиной. При этом рабочая обмотка электромагнита подключается к выходу генератора, а угольный столб включается в цепь обмотки возбуждения возбудителя. Сопротивление угольного столба зависит от силы сжатия угольных шайб пружиной.

Предлагаемое изобретение, выполняя функцию генератора постоянного тока, как и прототип, в тоже время в отличие от него позволяет расширить область применения генератора за счет стабилизации его выходного напряжения.

На фиг.1 представлен общий вид предлагаемого стабилизированного аксиального бесконтактного генератора постоянного тока в разрезе, на фиг.2 - электрическая схема предлагаемого стабилизированного аксиального бесконтактного генератора постоянного тока, на фиг.3 - конструкция регулятора напряжения и схема его включения.

Стабилизированный аксиальный бесконтактный генератор постоянного тока содержит: корпус 1; постоянные магниты 2 индуктора подвозбудителя; боковой аксиальный магнитопровод 5 с многофазной рабочей обмоткой 6 подвозбудителя и однофазной обмоткой возбуждения 7 возбудителя; внутренний аксиальный магнитопровод 8 с многофазной рабочей обмоткой 9 возбудителя и однофазной обмоткой возбуждения 10 основного генератора; боковой аксиальный магнитопровод 11 с многофазной (на фиг.2 - девятифазной) рабочей обмоткой 12 основного генератора; вал 13, закрепленный в подшипниковых узлах 4 и 14 и жестко связанный с постоянными магнитами 2 индуктора подвозбудителя посредством диска 3 и с внутренним аксиальным магнитопроводом 8 посредством диска 15; многофазный двухполупериодный (на фиг.2 - девятифазный) выпрямитель 16, через который однофазная обмотка возбуждения 7 возбудителя подключается к многофазной рабочей обмотке 6 подвозбудителя; многофазный (на фиг.2 - девятифазный) двухполупериодный выпрямитель 17, через который однофазная обмотка возбуждения 10 основного генератора подключается к многофазной рабочей обмотке 9 возбудителя; многофазный (на фиг.2 - девятифазный) двухполупериодный выпрямитель 18, к которому подключена многофазная рабочая обмотка 12 основного генератора; угольный столб 19 регулятора напряжения, включенный в цепь однофазной обмотки возбуждения 7 возбудителя; пружина 20, жестко закрепленная на якоре 21 электромагнита регулятора напряжения; рабочая обмотка 22 электромагнита регулятора напряжения, подключенная к выходу генератора, регулировочный резистор 23, включенный в цепь рабочей обмотки 22 электромагнита регулятора напряжения.

Стабилизированный аксиальный бесконтактный генератор постоянного тока работает следующим образом. При вращении постоянных магнитов 2 индуктора подвозбудителя и внутреннего аксиального магнитопровода 8 с многофазной рабочей обмоткой 9 возбудителя и однофазной обмоткой возбуждения 10 основного генератора магнитный поток постоянных магнитов 2 индуктора подвозбудителя взаимодействует с многофазной рабочей обмоткой 6 подвозбудителя, уложенной в пазы бокового аксиального магнитопровода 5, жестко установленного в корпусе генератора, и наводит в ней многофазную систему ЭДС, которая выпрямляется многофазным двухполупериодным выпрямителем 16 и подается на однофазную обмотку возбуждения 7 возбудителя, уложенную в пазы бокового аксиального магнитопровода 5. Созданный однофазной обмоткой возбуждения 7 возбудителя магнитный поток взаимодействует с многофазной рабочей обмоткой 9 возбудителя, уложенной в пазы внутреннего аксиального магнитопровода 8, и наводит в ней многофазную систему ЭДС, которая выпрямляется многофазным двухполупериодным выпрямителем 17 и подается на однофазную обмотку возбуждения 10 основного генератора, уложенную в пазы внутреннего аксиального магнитопровода 8. Магнитный поток однофазной обмотки возбуждения 10 основного генератора взаимодействует с многофазной рабочей обмоткой 12 основного генератора, уложенной в пазы бокового аксиального магнитопровода 11, и наводит в ней многофазную систему ЭДС, которая выпрямляется многофазным двухполупериодным выпрямителем 18 и подается в сеть. При изменении частоты вращения входного вала или изменении нагрузки напряжение на выходе генератора изменяется. Стабилизация напряжения осуществляется следующим образом. Якорь 21 регулятора напряжения находится под воздействием трех сил: силы Fп, создаваемой пружиной 20; силы Fэ, создаваемой рабочей обмоткой 22 электромагнита; силы Fс упругой деформации угольного столба 19. Пусть равновесное положение якоря 21 соответствует его перемещению х=х 0 (фиг.3), а напряжение генератора U=U 0 . Тогда, например, при повышении напряжения генератора возрастает ток в рабочей обмотке 22 электромагнита, и якорь 21 электромагнита под воздействием силы Fэ перемещается к сердечнику (растет величина перемещения якоря x). Сила Fп сжатия угольных шайб пружиной, а следовательно, давление якоря 21 на угольный столб 19 уменьшается, сопротивление угольного столба возрастает, ток в обмотке возбуждения 7 возбудителя снижается, соответственно снижается создаваемый им магнитный поток и наводимая этим потоком в рабочей обмотке 9 возбудителя ЭДС, следовательно, уменьшается ток в обмотке возбуждения 10 основного генератора и создаваемый им магнитный поток. ЭДС генератора, создаваемая этим потоком в рабочей обмотке 12 основного генератора, а соответственно и выходное напряжение, уменьшается, стремясь к заданному значению.

Формула изобретения

Стабилизированный аксиальный бесконтактный генератор постоянного тока, содержащий корпус, подвозбудитель, возбудитель и основной генератор, постоянные магниты и магнитопроводы которых выполнены аксиальными, отличающийся тем, что в нижней части корпуса генератора установлен регулятор напряжения, состоящий из электромагнита, к якорю которого жестко прикреплена пружина, и угольного столба, набранного из ряда наложенных друг на друга угольных шайб, сжимаемых пружиной, при этом рабочая обмотка электромагнита подключена к выходу генератора, а угольный столб включен в цепь обмотки возбуждения возбудителя, при этом сопротивление угольного столба зависит от силы сжатия угольных шайб пружиной.

РИСУНКИ