RU2194350C1 - Claw-shaped contactless generator - Google Patents
Claw-shaped contactless generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2194350C1 RU2194350C1 RU2001128513/09A RU2001128513A RU2194350C1 RU 2194350 C1 RU2194350 C1 RU 2194350C1 RU 2001128513/09 A RU2001128513/09 A RU 2001128513/09A RU 2001128513 A RU2001128513 A RU 2001128513A RU 2194350 C1 RU2194350 C1 RU 2194350C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- generator
- disks
- pole system
- magnetic circuit
- bearings
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнической промышленности, а именно к электрооборудованию автомобилей, тракторов, самолетов и других самоходных машин. The invention relates to the electrical industry, namely to the electrical equipment of automobiles, tractors, aircraft and other self-propelled machines.
Известен бесконтактный когтеобразный генератор переменного тока с внутризамкнутым магнитным потоком по патенту США 5437090, МКИ 6: Н 02 К 15/02, заявл. 25.02.94 г., опубл. 01.08.95 г., "Способ изготовления ротора генератора переменного тока". Known non-contact claw-shaped alternating current generator with intracircular magnetic flux according to US patent 5437090, MKI 6: N 02 To 15/02, decl. 02/25/94, publ. 08/01/95, "A method of manufacturing a rotor of an alternator."
В известном техническом решении когти ротора закреплены на диске консольно. Во внутренней полости, образованной когтями ротора, размещена обмотка возбуждения, каркас которой крепится к подшипниковому щиту. Когти ротора одной полярности соединены с когтями другой полярности посредством кольца из немагнитной стали, размещаемого с внутренней стороны когтей. Кольцо крепится к когтям электронной сваркой. In a known technical solution, the rotor claws are mounted on a cantilever disk. In the inner cavity formed by the claws of the rotor, an excitation winding is placed, the frame of which is attached to the bearing shield. The claws of a rotor of one polarity are connected to the claws of another polarity by means of a ring of non-magnetic steel placed on the inside of the claws. The ring is attached to the claws by electronic welding.
Недостатками известного бесконтактного когтеобразного генератора являются:
- возможность пластических деформаций когтей полюсной системы в результате воздействия на них тепла, выделяемого при приварке кольца к когтям, что усложняет балансировку ротора;
- повышенное сопротивление прохождению магнитного потока в зазоре между магнитопроводом обмотки возбуждения и полюсной системой ротора ввиду того, что кольцо из немагнитной стали снижает толщину когтей.The disadvantages of the known contactless claw-shaped generator are:
- the possibility of plastic deformation of the claws of the pole system as a result of exposure to heat generated during welding of the ring to the claws, which complicates the balancing of the rotor;
- increased resistance to the passage of magnetic flux in the gap between the magnetic circuit of the field winding and the pole system of the rotor due to the fact that the ring of non-magnetic steel reduces the thickness of the claws.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому техническому решению является бесконтактный когтеобразный генератор, выпускаемый американской фирмой Delco Remy, являющейся отделением General Motors (см. книгу - А.В.Акимов, С.В.Акимов, Л.П.Лейкин. Генераторы зарубежных автомобилей. Изд. "За рулем", 1998, с. 22-23), выбранный в качестве прототипа. The closest in technical essence and the achieved effect to the claimed technical solution is a non-contact claw-like generator manufactured by the American company Delco Remy, which is a branch of General Motors (see book - A.V. Akimov, S.V. Akimov, L.P. Leikin. Generators of foreign cars. Publishing house "Behind the wheel", 1998, S. 22-23), selected as a prototype.
В известном бесконтактном генераторе когтеобразные полюса одной полярности выполнены заодно с диском, посаженным на вал генератора, а полюса другой полярности приварены к первым немагнитным материалом. Каркас обмотки возбуждения размещен на магнитопроводе, закрепленном на крышке генератора. Между магнитопроводом и полюсной системой имеется воздушный зазор. При вращении вала генератора полюсная система вращается при неподвижной обмотке возбуждения. Приводной шкив и осевой вентилятор размещены на консоли вала снаружи корпуса генератора. In the known non-contact generator, the claw-shaped poles of one polarity are integral with the disk mounted on the generator shaft, and the poles of the other polarity are welded to the first non-magnetic material. The field winding frame is placed on the magnetic circuit mounted on the generator cover. There is an air gap between the magnetic circuit and the pole system. When the generator shaft rotates, the pole system rotates when the field winding is stationary. The drive pulley and axial fan are located on the shaft console outside the generator housing.
Недостатками известного генератора являются:
- меньшая мощность по сравнению со щеточными когтеобразными генераторами при одинаковых их габаритах;
- невозможность применения на машинах с высокооборотными двигателями из-за низкой прочности роторов (см. книгу - Балагуров В.А. Проектирование электрических машин переменного тока);
- недостаточная прочность присоединения к диску когтеобразных полюсов, находящихся на консоли полюсной системы, что усложняет балансировку ротора;
- повышенные габариты генератора в направлении его продольной оси, что является следствием крепления магнитопровода обмотки возбуждения к крышке генератора и размещения приводного шкива и осевого вентилятора на консоли вала;
- недостаточное охлаждение статора генератора ввиду того, что осевой вентилятор расположен на значительном расстоянии от статора, а также из-за того, что охлаждающий поток воздуха подается к статору только через окна, выполненные в корпусе генератора;
- возможность попадания в зазор между полюсной системой и магнитопроводом обмотки возбуждения пыли и грязи, что может привести к заклиниванию ротора относительно магнитопровода.The disadvantages of the known generator are:
- less power compared to brush claw-shaped generators with the same dimensions;
- the inability to use on machines with high-speed engines due to the low strength of the rotors (see book - VA Balagurov Design of electrical AC machines);
- insufficient strength of attachment to the disk of claw-shaped poles located on the console of the pole system, which complicates the balancing of the rotor;
- increased dimensions of the generator in the direction of its longitudinal axis, which is the result of attaching the magnetic circuit of the field winding to the cover of the generator and placing the drive pulley and axial fan on the shaft console;
- insufficient cooling of the generator stator due to the fact that the axial fan is located at a considerable distance from the stator, and also due to the fact that the cooling air flow is supplied to the stator only through windows made in the generator body;
- the possibility of getting into the gap between the pole system and the magnetic circuit of the excitation coil of dust and dirt, which can lead to jamming of the rotor relative to the magnetic circuit.
Технический результат предлагаемого изобретения состоит в устранении указанных недостатков прототипа, а именно в снижении первоначального дисбаланса полюсной системы, повышении качества балансировки ротора, увеличении прочности крепления полюсной системы к диску, уменьшении габарита генератора в направлении его продольной оси, повышении степени охлаждения статора, в защите воздушного зазора между полюсной системой и магнитопроводом от попадания пыли и грязи. The technical result of the invention consists in eliminating the indicated disadvantages of the prototype, namely, reducing the initial imbalance of the pole system, improving the quality of balancing the rotor, increasing the strength of the pole system to the disk, reducing the size of the generator in the direction of its longitudinal axis, increasing the degree of cooling of the stator, in protecting the air the gap between the pole system and the magnetic circuit from dust and dirt.
Технический результат достигается тем, что бесконтактный когтеобразный генератор, содержащий корпус, полюсную систему, диск для ее закрепления, деталь, поддерживающую вращающиеся части, подшипники, магнитопровод обмотки возбуждения, приводной шкив, вентилятор, согласно предлагаемому изобретению снабжен дополнительным диском, на дисках выполнены центрирующие буртики для полюсной системы, полюсная система крепится к дискам винтами, ступицы дисков установлены на наружных обоймах подшипников, в качестве детали, поддерживающей вращающиеся части, применена неподвижная ось, магнитопровод обмотки возбуждения выполнен в виде втулки и двух примыкающих к ней чашеобразных фланцев, причем втулка и фланцы установлены на неподвижной оси во внутрироторном пространстве, приводной шкив генератора установлен на ступице одного из дисков над подшипником, генератор снабжен центробежным и осевым вентиляторами, примыкающими к дискам. The technical result is achieved by the fact that a non-contact claw-shaped generator comprising a housing, a pole system, a disk for securing it, a part supporting rotating parts, bearings, a magnetic circuit of the field winding, a drive pulley, a fan, according to the invention is equipped with an additional disk, centering flanges are made on the disks for the pole system, the pole system is screwed to the discs, the hubs of the discs are mounted on the outer bearings of the bearings, as part supporting rotary parts, a fixed axis was used, the magnetic circuit of the field winding was made in the form of a sleeve and two cup-shaped flanges adjacent to it, with the sleeve and flanges mounted on a fixed axis in the rotor space, the drive pulley of the generator mounted on the hub of one of the disks above the bearing, the generator was equipped with a centrifugal and axial fans adjacent to the disks.
Снабжение генератора дополнительным диском позволяет прикрепить полюсную систему к дискам с двух ее сторон, что повышает прочность закрепления полюсной системы в целом и снижает трудоемкость балансировки ротора, улучшает качество балансировки. Supplying the generator with an additional disk makes it possible to attach the pole system to the disks on its two sides, which increases the strength of the pole system as a whole and reduces the complexity of balancing the rotor, improves the quality of the balancing.
Выполнение на дисках центрирующих буртиков для полюсной системы упрощает сборку ротора, позволяет снизить начальный дисбаланс полюсной системы и упростить балансировку ротора. The implementation on the discs of the centering collars for the pole system simplifies the assembly of the rotor, reduces the initial imbalance of the pole system and simplifies the balancing of the rotor.
Крепление полюсной системы к дискам винтами позволяет получить единый узел вращающихся частей - ротор генератора. Fastening the pole system to the disks with screws allows you to get a single unit of rotating parts - the generator rotor.
Установка ступиц дисков на наружных обоймах подшипников позволяет разместить их внутренние обоймы на неподвижной оси. The installation of disc hubs on the outer race of the bearings allows you to place their inner race on a fixed axis.
Применение в качестве детали, поддерживающей вращающиеся части, неподвижной оси создает возможность расположить приводной шкив генератора на ступице одного из дисков над подшипником, что уменьшает изгибающую нагрузку на ось, что в свою очередь способствует увеличению срока службы подшипников. The use of a fixed axis as a part supporting the rotating parts makes it possible to locate the drive pulley of the generator on the hub of one of the disks above the bearing, which reduces the bending load on the axis, which in turn contributes to an increase in the service life of the bearings.
Выполнение магнитопровода обмотки возбуждения в виде втулки и двух примыкающих к ней чашеобразных фланцев позволяет расположить часть тела магнитопровода над обмоткой возбуждения, что в свою очередь позволяет увеличить общую площадь контакта магнитопровода и полюсной системы по дополнительному воздушному зазору. Это уменьшает сопротивление прохождению магнитного потока и соответственно снижает необходимую намагничивающую силу, что позволяет уменьшить габариты обмотки возбуждения. The implementation of the magnetic circuit of the field winding in the form of a sleeve and two adjacent cup-shaped flanges allows you to position part of the body of the magnetic circuit above the field coil, which in turn allows you to increase the total contact area of the magnetic circuit and the pole system for an additional air gap. This reduces the resistance to the passage of magnetic flux and, accordingly, reduces the necessary magnetizing force, which reduces the dimensions of the field winding.
Установка втулки и чашеобразных фланцев на неподвижной оси во внутрироторном пространстве позволяет уменьшить габарит генератора в направлении его продольной оси. За счет отсутствия контакта дополнительного воздушного зазора с внешней средой исключается возможность попадания в него пыли и грязи, что в свою очередь создает возможность выполнить этот зазор минимальным. The installation of the sleeve and cup-shaped flanges on a fixed axis in the rotor space allows to reduce the size of the generator in the direction of its longitudinal axis. Due to the lack of contact of the additional air gap with the external environment, the possibility of dust and dirt getting into it is excluded, which in turn makes it possible to fulfill this gap to a minimum.
Установка приводного шкива генератора на ступице одного из дисков также позволяет уменьшить габарит генератора в направлении его продольной оси. Installing the drive pulley of the generator on the hub of one of the disks also allows to reduce the size of the generator in the direction of its longitudinal axis.
Снабжение генератора центробежным и осевым вентиляторами, примыкающими к дискам, позволяет повысить степень охлаждения статора. The supply of the generator with centrifugal and axial fans adjacent to the disks allows to increase the degree of cooling of the stator.
Заявляемый бесконтактный когтеобразный генератор обладает новизной и изобретательским уровнем, так как при проведении поиска по источникам патентной и научно-технической документации авторами не выявлены технические решения, аналогичные решениям по предлагаемому изобретению. The inventive contactless claw-shaped generator has a novelty and inventive step, since when searching the sources of patent and scientific and technical documentation, the authors did not identify technical solutions similar to the solutions of the proposed invention.
Заявляемое устройство не сложно по конструкции, изготавливается на штатном оборудовании заводов по производству электрических машин. Оно применимо при производстве генераторов для систем электрооборудования автомобилей, тракторов, танков, самолетов и других самоходных машин. Следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критерию "промышленная применимость". The inventive device is not difficult in design, manufactured on standard equipment of factories for the production of electrical machines. It is applicable in the manufacture of generators for electrical systems of cars, tractors, tanks, aircraft and other self-propelled machines. Therefore, the proposed technical solution meets the criterion of "industrial applicability".
Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами. The essence of the proposed technical solution is illustrated by drawings.
На фиг.1 показан общий вид бесконтактного когтеобразного генератора, совмещенный с сечением плоскостью, проходящей через его продольную ось, на фиг.2 - полюсная система. Figure 1 shows a General view of a contactless claw-shaped generator, combined with a section by a plane passing through its longitudinal axis, figure 2 - pole system.
Устройство содержит неподвижную ось 1, которая крепится к крышке 2 генератора гайкой 3 и фиксируется стопорной шайбой 4. На ось 1 напрессована втулка 5, выполненная из магнитопроводящего металла и покрытая электроизолирующим материалом. На втулке 5 размещена обмотка возбуждения 6. К втулке 5 примыкают: чашеобразные фланцы 7 и 8, напрессованные на ось 1. Фланцы 7 и 8 выполнены из магнитопроводящего материала. Стенки 9 чашеобразных фланцев 7 и 8 обращены друг к другу и ограничивают пространство, занимаемое обмоткой возбуждения 6. Наружные поверхности стенок 9 фланцев 7 и 8 обращены к внутренним поверхностям полюсной системы 10. Между ними конструктивно выполнен воздушный зазор, предотвращающий заклинивание полюсной системы 10 относительно чашеобразных фланцев 7 и 8. The device contains a fixed axis 1, which is attached to the generator cover 2 with a nut 3 and fixed with a lock washer 4. A sleeve 5 made of magnetically conductive metal and coated with electrically insulating material is pressed onto axis 1. An excitation winding 6 is placed on the sleeve 5. Adjacent to the sleeve 5 are: cup-shaped flanges 7 and 8, pressed onto the axis 1. The flanges 7 and 8 are made of magnetically conductive material. The walls 9 of the cup-shaped flanges 7 and 8 are facing each other and limit the space occupied by the field winding 6. The outer surfaces of the walls 9 of the flanges 7 and 8 are facing the inner surfaces of the
Полюсная система 10 состоит из двух половин 11 и 12, представляющих собой стаканы из магнитопроводящего металла с выполненными на них когтеобразными полюсами 13. На внутренних поверхностях полюсов 13 выполнены кольцевые канавки 14. Полюсные половины 11 и 12 соединены друг с другом при помощи кольца 15 из немагнитопроводящего металла, полученного путем заливки последнего в межполюсное пространство. The
На торцах полюсных половин 11 и 12 выполнены резьбовые отверстия 16, равномерно расположенные по окружностям. К торцам полюсных половин 11 и 12 присоединены с помощью винтов 17 диски 18 и 19, отлитые из легкого металла, например, алюминия. Заодно с диском 18 отлиты лопатки 20 центробежного вентилятора. К диску 19 с помощью винтов 21 прикреплен осевой вентилятор 22. На дисках выполнены центрирующие буртики 23, предназначенные для установки на них полюсной системы 10. Ступица одного из дисков (позиция 19) удлинена для размещения на ней приводного шкива 24. Ступицы дисков 18 и 19 установлены на наружных обоймах подшипников 25, внутренние обоймы которых посажены на неподвижную ось 1. At the ends of the
Вращающий момент от двигателя машины передается с помощью ременной передачи на приводной шкив 24 генератора. Шкив 24 вращает ротор генератора. При этом внутренние обоймы подшипников 25 неподвижны. The torque from the engine of the machine is transmitted using a belt drive to the drive pulley 24 of the generator. Pulley 24 rotates the generator rotor. In this case, the inner race of the bearings 25 is stationary.
Предлагаемое устройство бесконтактного когтеобразного генератора с дисками, ступицы которых установлены на наружных обоймах подшипников, позволяет вместо вращающегося вала прототипа использовать неподвижную ось, что дает возможность разместить приводной шкив генератора не на консоли вала прототипа, а на ступице одного из дисков над подшипником. Это позволяет уменьшить продольный габарит генератора. The proposed device of a non-contact claw-shaped generator with disks, the hubs of which are mounted on the outer bearings of the bearings, allows the use of a fixed axis instead of the rotating shaft of the prototype, which makes it possible to place the drive pulley of the generator not on the console of the prototype shaft, but on the hub of one of the disks above the bearing. This reduces the longitudinal dimension of the generator.
Установка полюсной системы на центрирующие буртики двух дисков, расположенных с обеих ее сторон, облегчает балансировку ротора, повышает ее качество, что позволяет генератору выдерживать режим работы ротора до 18 тыс. оборотов в минуту. The installation of the pole system on the centering beads of two disks located on both sides of the disk facilitates balancing of the rotor, improves its quality, which allows the generator to withstand the rotor operation mode up to 18 thousand revolutions per minute.
Размещение центробежного и осевого вентиляторов внутри корпуса генератора позволяет поддерживать оптимальный тепловой режим генератора в процессе работы. The placement of centrifugal and axial fans inside the generator housing allows you to maintain optimal thermal conditions of the generator during operation.
Бесконтактные когтеобразные генераторы по предлагаемому изобретению найдут широкое применение в системах электрооборудования различных самоходных машин. Contactless claw-shaped generators according to the invention will find wide application in electrical systems of various self-propelled machines.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001128513/09A RU2194350C1 (en) | 2001-10-22 | 2001-10-22 | Claw-shaped contactless generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001128513/09A RU2194350C1 (en) | 2001-10-22 | 2001-10-22 | Claw-shaped contactless generator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2194350C1 true RU2194350C1 (en) | 2002-12-10 |
Family
ID=20253877
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001128513/09A RU2194350C1 (en) | 2001-10-22 | 2001-10-22 | Claw-shaped contactless generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2194350C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2488210C2 (en) * | 2010-07-20 | 2013-07-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Generator |
| RU2494519C2 (en) * | 2010-07-20 | 2013-09-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Synchronous generator |
-
2001
- 2001-10-22 RU RU2001128513/09A patent/RU2194350C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| АКИМОВ А.В. и др. Генераторы зарубежных автомобилей. - М.: За рулем, 1998, с. 22 и 23. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2488210C2 (en) * | 2010-07-20 | 2013-07-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Generator |
| RU2494519C2 (en) * | 2010-07-20 | 2013-09-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Synchronous generator |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7834512B2 (en) | Automotive alternator including annular core having protrusions and recesses alternately formed on its outer surface | |
| US4337406A (en) | Bearing-less remotely journalled dynamo electric machine, particularly alternator for combination with a gas turbine | |
| US5160864A (en) | Oil-cooled alternator | |
| US8400028B2 (en) | Brushless rotary electric machine | |
| KR100295177B1 (en) | Rotary machine with water resistant structure | |
| NZ299862A (en) | External rotor drive motor for front loading washing machine which allows preassembly of motor and ventilation through holes in rotor | |
| US10069355B2 (en) | Rotor for rotary electrical machine | |
| JP3055451B2 (en) | AC generator for vehicles | |
| US4360749A (en) | Automotive alternator construction | |
| JP2004520797A (en) | Rotating electrical equipment | |
| JP4941428B2 (en) | Rotating electric machine for vehicles | |
| RU2194350C1 (en) | Claw-shaped contactless generator | |
| CN102362415B (en) | Claw pole comprising centring point | |
| US6781262B2 (en) | Generator and air deflector | |
| KR20060111655A (en) | Claw pole rotor for electric machines | |
| RU23220U1 (en) | CONTACTLESS CLAW-GENERATOR | |
| US20230010171A1 (en) | In wheel axial flux yokeless outrunner electric motor providing cables and cooling internally | |
| JP4556408B2 (en) | Claw pole type rotating machine | |
| CN116194318A (en) | Rim for use in a wheel assembly for mounting a tire | |
| JPH0937519A (en) | Ac generator for vehicle | |
| US7078837B1 (en) | Method and apparatus for contamination protection for bearing assembly | |
| JP3185775B2 (en) | AC generator for vehicles | |
| JP2002345198A (en) | Ac generator for vehicle | |
| JP2004138133A (en) | Bearing with power generating function | |
| JP3309569B2 (en) | AC generator for vehicles |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20031023 |