RU60807U1

RU60807U1 - CONTACTLESS COMPRESSION GENERATOR

Info

Publication number: RU60807U1
Application number: RU2006115046/22U
Authority: RU
Inventors: Геннадий Васильевич Носов
Priority date: 2006-05-02
Filing date: 2006-05-02
Publication date: 2007-01-27

Abstract

Полезная модель направлена на снижение мощности возбуждения и увеличение генерируемой мощности за счет повышения кратности изменения индуктивности обмотки. Указанный технический результат достигается тем, что бесконтактный компрессионный генератор содержит явнополюсный ферромагнитный статор с обмоткой между полюсами и монолитный ротор из проводящего электрический ток материала с зубцами, число которых равно числу пар полюсов обмотки. Ротор выполнен с закрепленными между зубцами магнитопроводами. Ил.1.The utility model is aimed at reducing the excitation power and increasing the generated power by increasing the multiplicity of changes in the inductance of the winding. The specified technical result is achieved by the fact that the non-contact compression generator contains a clearly pole ferromagnetic stator with a winding between the poles and a monolithic rotor made of an electrically conductive material with teeth, the number of which is equal to the number of pairs of winding poles. The rotor is made with magnetic circuits fixed between the teeth. Fig. 1.

Description

Полезная модель относится к области электромашинных генераторов параметрического типа с периодически изменяющейся при вращении ротора индуктивностью обмотки статора и может быть использована для питания электрофизических установок мощными импульсами тока.The utility model relates to the field of parametric type electric machine generators with a stator winding inductance periodically changing as the rotor rotates and can be used to power electrophysical installations with powerful current pulses.

Известна конструкция компрессионного генератора [Глебов И.А., Кашарский Э.Г., Рутберг Ф.Г. Синхронные генераторы кратковременного и ударного действия. - Л.: Наука, 1985, с.200-205], имеющего явнополюсные ферромагнитные ротор и статор с двумя одинаковыми обмотками, которые соединены между собой посредством скользящих контактов (контактные кольца и щетки). При вращении ротора суммарная индуктивность этих обмоток периодически пульсирует за счет того, что в одном положении ротора обмотки оказываются включенными согласно и имеют максимальную суммарную индуктивность (L_max), а в другом - встречно и имеют минимальную суммарную индуктивность (L_min). Кратность изменения индуктивности такого генератора N=L_max/L_min достигает сотен единиц и определяет значительную генерируемую мощность. Недостатком этой конструкции является наличие скользящих контактов, через которые необходимо пропустить всю генерируемую мощность.The known design of the compression generator [Glebov I.A., Kasharsky E.G., Rutberg F.G. Short and shock synchronous generators. - L .: Nauka, 1985, pp. 200-205], having explicitly polar ferromagnetic rotor and stator with two identical windings, which are interconnected by means of sliding contacts (contact rings and brushes). When the rotor rotates, the total inductance of these windings periodically pulsates due to the fact that in one position of the rotor, the windings turn on according to and have a maximum total inductance (L _max ), and in the other, they meet and have a minimum total inductance (L _min ). The multiplicity of changes in the inductance of such a generator N = L _max / L _min reaches hundreds of units and determines the significant generated power. The disadvantage of this design is the presence of sliding contacts through which it is necessary to pass all the generated power.

Наиболее близким техническим решением является бесконтактный компрессионный генератор, выбранный в качестве прототипа [Invited the compensated pulsed alternator program - a review / W.L.Bird, W.F.Weldon, B.M.Carder, R.J.Foley - Proceedings of 3rd IEEE International Pulsed Power Conference, Albuquerque, June 1981, p.134-141]. Этот генератор содержит явнополюсный ферромагнитный статор с одной обмоткой, размещенной между полюсами, и монолитный ротор из проводящего электрический ток материала с зубцами, число которых равно числу пар полюсов обмотки. При вращении ротора индуктивность обмотки за счет ее экранирования зубцами ротора периодически изменяется, причем в момент минимума индуктивности магнитный поток вытесняется в область обмотки, а в момент максимума индуктивности обмотки магнитный поток проходит значительный путь по воздуху между полюсами статора и для его создания требуется большой ток. Недостатками прототипа является значительная мощность возбуждения, которая связана с The closest technical solution is a non-contact compression generator selected as a prototype [Invited the compensated pulsed alternator program - a review / WLBird, WFWeldon, BMCarder, RJFoley - Proceedings of 3rd IEEE International Pulsed Power Conference, Albuquerque, June 1981, p.134-141]. This generator contains a clearly pole ferromagnetic stator with one winding located between the poles, and a monolithic rotor made of an electrically conductive material with teeth, the number of which is equal to the number of pairs of winding poles. When the rotor rotates, the inductance of the winding due to its screening by the teeth of the rotor periodically changes, and at the moment of minimum inductance the magnetic flux is displaced to the region of the winding, and at the moment of maximum inductance of the winding, the magnetic flux travels a significant path through the air between the poles of the stator and it requires a large current. The disadvantages of the prototype is a significant excitation power, which is associated with

большими величинами тока, а также незначительная кратность изменения индуктивности обмотки (N<10), что ограничивает генерируемую мощность.large currents, as well as an insignificant degree of change in the inductance of the winding (N <10), which limits the generated power.

Задачей полезной модели является снижение мощности возбуждения и увеличение генерируемой мощности за счет повышения кратности изменения индуктивности обмотки.The objective of the utility model is to reduce the excitation power and increase the generated power by increasing the multiplicity of changes in the inductance of the winding.

Это достигается тем, что в бесконтактном компрессионном генераторе, содержащем явнополюсный ферромагнитный статор с обмоткой между полюсами и монолитный ротор из проводящего электрический ток материала с зубцами, число которых равно числу пар полюсов обмотки, согласно полезной модели, ротор выполнен с закрепленными между зубцами магнитопроводами.This is achieved by the fact that in a non-contact compression generator containing a clearly polar ferromagnetic stator with a winding between the poles and a monolithic rotor made of an electrically conductive material with teeth, the number of which is equal to the number of pairs of winding poles, according to a useful model, the rotor is made with magnetic circuits fixed between the teeth.

Заявляемая полезная модель имеет следующие преимущества перед устройством прототипа:The inventive utility model has the following advantages over the prototype device:

1. За счет наличия магнитопроводов с высокой магнитной проницаемостью значительно уменьшает путь по воздуху магнитного потока в момент максимума индуктивности. Поэтому для создания магнитного потока потребуется меньший, чем у прототипа, ток возбуждения, а, следовательно, потребуется и меньшая мощность возбуждения.1. Due to the presence of magnetic circuits with high magnetic permeability, significantly reduces the path through the air of the magnetic flux at the time of maximum inductance. Therefore, to create a magnetic flux, a smaller excitation current is required than that of the prototype, and, therefore, a lower excitation power is required.

2. За счет наличия магнитопроводов с высокой магнитной проницаемостью значительно увеличивается максимальная индуктивность обмотки статора (L_max) и тем самым возрастает кратность изменения индуктивности N до сотен единиц, т.е. генерируемая мощность значительно увеличивается.2. Due to the presence of magnetic cores with high magnetic permeability, the maximum inductance of the stator winding (L _max ) increases significantly and thereby the multiplicity of the change in inductance N increases to hundreds of units, ie the generated power increases significantly.

На фиг.1 схематически изображен бесконтактный компрессионный генератор с четырьмя парами полюсов при положении ротора, когда индуктивность обмотки максимальна. Бесконтактный компрессионный генератор содержит обмотку 1, проводники которой размещены в соседних между полюсных пространствах ферромагнитного статора 2, корпус статора 3, зубчатый ротор 4 из проводящего электрический ток материала, магнитопроводы 5, вал 6.Figure 1 schematically shows a non-contact compression generator with four pairs of poles at the position of the rotor, when the inductance of the winding is maximum. The non-contact compression generator contains a winding 1, the conductors of which are located in the adjacent between the pole spaces of the ferromagnetic stator 2, the stator housing 3, the gear rotor 4 from the material conducting electric current, magnetic circuits 5, shaft 6.

Предлагаемый генератор может иметь литой из проводящего электрический ток алюминиевого или медного сплава ротор 4, который закрепляется на валу 6. Магнитопроводы 5 удерживаются между зубцами ротора 4 посредством определенных пазов. Для уменьшения потерь мощности при изменяющихся магнитных потоках Ф ферромагнитный статор 2 и магнитопроводы 5 ротора 4 изготовляются шихтованными из листов электрической стали.The proposed generator may have a rotor 4 cast from an electric current conducting aluminum or copper alloy, which is fixed to the shaft 6. The magnetic circuits 5 are held between the teeth of the rotor 4 by means of certain grooves. To reduce power losses due to changing magnetic fluxes Φ, the ferromagnetic stator 2 and the magnetic circuits 5 of the rotor 4 are made from electric steel sheets.

Бесконтактный компрессионный генератор работает следующим образом. Внешним приводным двигателем ротор 4 раскручивается до определенного числа оборотов в секунду, которое определяется надежностью крепления магнитопроводов 5. Далее на обмотку генератора 1 от внешнего источника возбуждения подается ток, который создает магнитный поток Ф. По мере поворота ротора 4 его зубцы вытесняют магнитный поток в пазы статора 2 и индуктивность обмотки 1 уменьшается. В результате происходит преобразование механической энергии вращающегося ротора 4 в электромагнитную энергию импульса тока, который возрастает тем больше, чем больше кратность изменения индуктивности обмотки 1. Электромагнитная энергия импульса тока передается в внешнюю нагрузку, которая подключается последовательно или параллельно обмотке 1.Contactless compression generator operates as follows. An external drive motor rotor 4 spins up to a certain number of revolutions per second, which is determined by the reliability of mounting the magnetic cores 5. Next, a current is generated from the external excitation source to the winding of the generator 1, which creates a magnetic flux F. As the rotor 4 rotates, its teeth displace the magnetic flux into the grooves stator 2 and the inductance of winding 1 decreases. As a result, the mechanical energy of the rotating rotor 4 is converted into the electromagnetic energy of the current pulse, which increases the more, the greater the multiplicity of change in the inductance of the winding 1. The electromagnetic energy of the current pulse is transferred to an external load, which is connected in series or parallel to the winding 1.

Полезная модель по сравнению с прототипом, имеющим такой же диаметр ротора и аналогичное число пар полюсов обмотки, за счет наличия магнитопроводов ротора, на основании расчетов, проведенных автором, имеет примерно в десятки раз меньший ток возбуждения, в десятки раз большую максимальную индуктивность и в десятки раз большую кратность изменения индуктивности. Таким образом мощность возбуждения полезной модели в десятки раз меньше при генерируемой мощности в десятки раз большей.The utility model, compared to the prototype, having the same rotor diameter and the same number of pairs of winding poles, due to the presence of the rotor magnetic circuits, based on the calculations made by the author, has an excitation current of about ten times lower, maximum maximum inductance tens of times higher and tens times the multiplicity of changes in inductance. Thus, the excitation power of the utility model is tens of times less with the generated power tens of times greater.

Данная полезная модель реализована в виде бесконтактного компрессионного генератора массой 500 кг с четырьмя парами полюсов и 100 оборотами в секунду ротора для импульсного питания активно-индуктивной нагрузки. Этот генератор имеет среднюю мощность возбуждения 3 МВт при генерируемой мощности 60 МВт и кратности изменения индуктивности обмотки N=165.This utility model is implemented as a non-contact compression generator weighing 500 kg with four pairs of poles and 100 revolutions per second of the rotor for pulsed power supply of the active-inductive load. This generator has an average excitation power of 3 MW with a generated power of 60 MW and a rate of change in the inductance of the winding N = 165.

Claims

A non-contact compression generator containing an explicitly polar ferromagnetic stator with a winding between the poles and a monolithic rotor made of an electrically conductive material with teeth, the number of which is equal to the number of pairs of winding poles, characterized in that the rotor is made with magnetic circuits fixed between the teeth.