АВТОТРАКТОРНЫЙ ИНДУКТОРНЫЙ ОДНОИМЕННО-ПОЛЮСНЫЙ ОДНОПАКЕТНЫЙ ВЕНТИЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР

( АВТОТРАКТОРНЫЙ ИНДУКТОРНЫЙ ОДНОИМЕННОПОгаОСНЫЙ ОДНОПАКЕТНШ ВЕНТИЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР 1.Описание полезной модели. 1.1. Область техники, применение. Область техники - автотракторное электрооборудование. Генератор применяется как источник электроснабжения постоянного тока напряжением 28 В для бортовой сети тракторов, автомобилей, автобусов, спецмашин, судов приемущественно передвижных обьектов с приводом от двигателя внутреннего сгорания. 2.Уровень техники. Применяющиеся автотракторные генераторы представляют собой синхронные электрические машины переменного тока с полупроводниковом выпрямителем для питания потребителей постоянного тока. Большая часть генераторов, применяющихся на автомобилях, представляет собой машину с обмоткой возбуждения, расположенной на вращающемся роторе. Ротор содержит контактные кольца, а питание обмотки возбуждения осуществляется через скользящие контакты кольца-щетки. Такие генераторы описаны в технической литературе, например: Электрооборудование автомобилей под редакцией Ю.П.Чижикова, Мощность, характеристики и конструкции автомобильных генераторов под редакцией Ю.А.Купеева. В передвижных объектах, где генераторы эксплуатируются в особо тяжелых условиях (загрязненность пылью, отходами сельхозпроизводства, дизельным топливом, повышенная вибрация) и при отсутствии технического обслуживания применяются генераторы, не содержащие скользящих контактов кольца-щетки, особо подверженных действию перечисленных факторов эксплуатации и требующих технического ухода по мере износа и эрозий. В России и странах СНГ на тракторах и самоходных сельхозмашинах, применяются в основном бесщеточные генераторы, представляющие собой индукторные одноименнополюсные машины. Основным их изготовителем являлся завод АЗТЭ (ныне ОАО АЗТЭ) г. Рубцовск. В меньших маштабах подобные генераторы применяются для необслуживаемых обьектов с тяжелыми условиями эксплуатации за рубежо у1, например: генераторы фирмы Niehoft США.
Аналогами являются выпускаемые ОАО АЗТЭ генераторы 46.3701 мощностью 700 Вт, 95.3701 мощностью 840 Вт, 96.3701 мощностью 1 кВт, напряжение 14 В, 11.3701 мощностью 2 кВт, напряжение 28 В. Последние два содержат большинство признаков, совпадающих со существенными признаками полезой модели и взяты в качестве прототипов.
Наиболее исчерпывающее описание указанных генераторов содержится в технической документации завода изготовителя, которое типографским способом не издается, а передается заводам-потребителям. В качестве источников могут быть представлены указанные документы, например: Генератор 96.3701 и его модификации - Руководство по эксплуатации 96.3701000 ГЭ, Генератор 11.3701, Руководство по эксплуатации 11.3701000 ГЭ.
На фиг.1 и 2 изображены основные детали магнитной системы индукторного одноименнополюсного автотракторного генератора и в разделе СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ рассматривается их взаимодействие. Ниже приводится описание существенных конструктивных признаков прототипов, сходных с существенны7«1и признаками заявляемой полезной модели, в которых имеются отличия, ведущие к достижению основных технических результатов. В остальном генераторы соответствуют указанному описанию.
Соотношение чисел зубцов статора и ротора прототипов равно 5/3, фазные обмотки состоят из катущек сосредоточенных на зубцах, соединенных последовательно с шагом 5 по зубцам и образуют пятифазную обмотку. Соединение обмоток в пятиугольник.Линейные выводы подсоединяются к мостовому выпрямителю из 10 основных диодов и 5 дополнительных диодов (в генераторе 96.3701), фиг.З приведена аналогичная схема полезной модели из 7 фаз. Образованы 2 источника постоянного тока с общим минусовым выводом и электрически разделенными (через обратные переходы диодов) плюсовыми выводами + для питания нагрузки и Д для питания обмотки возбуждения с регулятором напряжения и сигнальных цепей на обьекте.
Схема питания бортовой сети однопроводная - общий минус на массе обьекта. В силовых выпрямительных цепях использованы силовые автотракторные диоды Д-104, а в дополнительных плечах выпрямительного моста 5 маломощных диодов, подсоединенных к клемме (Д). Питание обмотки возбуждения от отдельного выпрямителя предотвращает разряд аккумуляторной батареи на обмотку возбуждения при неработающем генераторе. Выпрямленный ток индукторных генераторов, специфической особенностью которых является наличие значительных по амплитуде высщих гармоник Фазных ЭДС и токов, в т.ч. четных, содержит переменную составляющую (пульсации), которая уменьшается с увеличением числа фаз. У пятифазных прототипов пульсация выпрямленного тока до 15 %, что не удовлетворяет требоваНКЯМ электромагнитной совместимости для некоторых электронных приборов, устанавливаемых в бортовых сетях судов, междугородних автобусов. Примененная в прототипах схема выпрямления в ее непосредственном виде не позволяет увеличить выпрямленный ток без установки более мощных силовых диодов (или неудобного паралельного их соединения), что в настоящее время затруднительно, поскольку в автотракторном исполнении (под запрессовку) такие диоды (типа Д-104) не выпускаются.
Стальную крышку-магнитопровод поз. 16 фиг.1 можно разделить на цилиндрическую и торцевую части, выполняющие следующие конструктивные функции-первая является оболочкой для обмотки возбуждения и корпусом для статора, посаженным на корпус, вторая является Kopnycoivi для сердечника обмотки возбуждения подшипникого узла.При этом обе части являются последовательно соединенными элементами магнитопровода и должны иметь определенную площадь в сечениях перпендикулярных силовым линиям магнитной индукции, пропорциональную максимальному значению магнитного потока возбуждения. Крьшка имеет необходимые отверстия и прорези для вентиляции и крепежа.Конструкция и технология ее изготовления взаимозависемы.Крьшка генератора 96.3701 выполнена в виде стакана с закругленными переходами и изготавливается методом холодной вытяжки из листа толщиной 5мм. Применимость этого производительного и малоотходного метода изготовления определяется соотношениями толщины листа, диаметра стакана и его глубиной. Для большей толщины листа порядка 10 мм и более необходимо уникальное дорогостоящее оборудование.Для генератора мощностью 3 кВт при втрое больщем сечении крышки и ограниченном наружном диаметре оказалось невозможным применить указанную конструкцию под холодную вытяжку.Крьшка генератора 11.3701 выполнена из двух частей: цилиндрической из трубы и торцевой (фланец) в виде диска толщиной 10 мм.Заготовка фланца получена вырубкой из листа. Обе части сопрягаются посадкой с последующей еваркой.Эта КОНСТРУКЦИЯ и технология в ее непосредственном виде неприменимы в генераторе мощностью 3 кВт, поскольку необходимая толщина фланца составила бы 15мм и вырубка из листа представляет большие трудности, в особенности Фигурных отверстий во фланце.
Охлаждение генератора 96.3701 осуществляется с помощью одного центробежного вентилятора, установленного на валу со стороны привода, выводящего нагретый воздух через отверстия в крышке генератора. Забор воздуха осуществляется через отверстия в крышке противоположной приводу.По пути потока воздуха установлен выпрямитель, состоящий из двух пластин - теплоотводов с запрессованными в них силовыми диодами, далее воздух поступает в пазы статора, омывая наружные поверхности катушек и затем наружную поверхность обмОтки возбуждения. Основные источники тепла (обмотки, зубцы статора и силовые диоды) заключены во внутренней
полости генератора и между ними имеет место теплообмен через элементы конструкции и циркуляционные составляющие потока воздуха, охлаждение подшипников осуществляется через массивные элементы КОНСТРУКЦИИ. Такая система охлаждения наиболее проста и применима при относительно неболъших электромагнитных нагрузках, однако недостаточно при большей величине потерь в генераторе и выпрямителе. В генераторе 11.3701 внутренняя полость генератора не вентилируется, а охлаждение обмоток, железа и подшипников осуществляется путем теплоотдачи от наружных поверхностей статора и крышек. При этом во избежание опасных перегревов электромагнитные нагрузки генератора невысоки, что предопределяет относительно большие габариты и вес. Выпрямитель вынесен из внутренней полости генератора,заключен в отдельный корпус и обдувается с помощью отдельного центробежного вентилятора. Такая схема охлаждения и вентиляции недостаточна при существенном повьщ1ении электромагнитных и соответственно тепловых нагрузок.
В генераторе 96.3701 в пазах ротора установлены постоянные магниты, что улучшает использование генератора и обеспечивает надежное самовозбуждение. В генераторе 11.3701 постоянные магниты отсутствуют. Обмотка возбуждения прототипов подключается к выпрямленному напряжению через коммутирующий элемент регулятора напряжения, схема ее подключения аналогична схеме фиг.З для полезной модели. Коммутирующий элемент работает в режиме ключа. Установившееся среднее значение тока возбуждения, поддерживающее заданное напряжение на нагрузке, зависит от величины нагрузки и частоты вращения ротора. Для генератора, содержащего постоянные магниты в пазах ротора, существует верхний по частоте вращения предел регулирования, когда ток возбуждения равен нулю, а напряжение, определяемое магнитным потоком магнитов при частоте вращения превыщет заданное значение. Для генератора 96.3701 заданы верхнее значение частоты вращения, определяемое областью регулируемости напряжения, и применение генератора на обьектах лимитируется этой в е личиной.
3. Сущность полезной модели.
3.1. Задача. Основная задача - создание бесщеточного генератора мощностью 3 кВт для обьектов с конкретными двигателями внутренного сгорания с жестким ограничением по наружному диаметру 178мм и по длине, без применения новых коплектующих, без применения нового,в особенности специального или уникального оборудования. Ближайщий аналог генератор 11.3701 имеет мощность 2 кВт при наружном диаметре 220 мм.
мости с электронными приборами, применяемыми на борту, пуяьсации тока не более 8%, диапазон изменения частоты вращения 800-6000 об/мин.
По сравнению с ближайшими прототипами задача формулируется следующим образом: повшиение мощности (в 3 раза по сравнению с 96.3701 и в 1,5 раза по сравнению с 11.3701) при одновременном увеличении удельной мощности (мощности на единицу массы.масса генератора 11.3701 24 кг, масса заявляемой полезной модели 18 кг);
повышение мощности с уменьшением диаметра по статору по сравнению с 11.3701 (с 220 до 178 мм);
повышение мощности с использованием стандартных автотракторных диодов Д-104 в выпрямителе;
повышение эффективности вентиляции для снижения перегревов при возросших по сравнению с прототипами электромагнитных нагрузках; улучшение качества выпрямленного напряжения (уменьшение пуяьсации выпрямленного тока);
увеличение диапазона регулирования напряжения , в связи с большим диапазоном измерения частоты вращения и нагрузки в обьектах, где применяется полезная модель.
3.2. Существенные признаки и достигнутый технический результат.
Статор П03.1 фиг.2 содержит 14 зубцов,а ротор поз.З фиг.2-8 зубцов ,выполнена семифазная обмотка.Катушка поз.2 фиг.2 обмотки охватывает один зубец статора,в фазе по 2 катушки,соединенных между собой последовательно с шагом по зубцам 7.Фазные обмотки соединены между собой последовательно в семиугольник.Последовательно соединяются между собой фазы со сдвигом по фазе 4/7 периода.Из всех возможных вариантов соединений в семиугольник это соединение обеспечивает лучший с точки зрения энергобаланса вид токоскоростной характеристики генератора.При описанном порядке соединения фаз в семиугольник ток через диоды выпрямителя протекает практически в течении подупериода, при этом имеют место минимальные потери в диодах.
Для достижения минимальной длины межфазных соединений обмотки четных по порядку расположения фаз уложены встречно нечетным и длина межфазных соединений равна одному зубцовому делению статора.Схема соединения обмотки с выпрямителем и нагрузкой приведена на Фиг.З. Выпрямление по полной мостовой схеме, вся нагрузка присоединена между клеммами  - и  + силового выпрямителя. Семифазная обмотка и схема выпрямления в автотракторных генераторах применены впервые, достигнут следующий технический эффект: существенно снижены пульсации выпрямленного тока по сравнению с.применяющимися трех и пятифазными схемами, увеличен выпрямленнъпй ток без применения более мощных диодов благодаря большему количеству диодов,работающих одновременно,и благоприятной
форме тока через диоды.
В пазах ротора установяены постоянные магниты поз.4 фиг.2.направяение намагниченности которых противоположно направлению НС обмотки возбуждения,магнитный поток постоянных магнитов уменьшает магнитный поток через пазы ротора и суммарнъпй магнитный поток возбуждения, разгружая магнитную цепь от его паразитной составляющей, одновременно увеличивая ЭДС обмоток.Магниты имеют в поперечном сечении форму близкую к прямоугольной и крепятся путем заливки свободного пазового пространства пластмассой.
Для большей механической прочности крепления в стенках паза сделаны углубления для пластмассового монолита,может применяться добавочная арматура из тонкой нержавеющей стали,окружающая магнит и закрепленная в вшптамповке на дне паза в виде ласточкина хвоста.Достигнутый технический результат: увеличение мощности генератора,улучшение самовозбуждения.
Регулирование выпрямленного напряжения генератора в заданном диапазоне изменения частоты вращения ротора и нагрузки осуществляется регулятором напряжения,воздействующим на ток обмотки возбуждения. Существующие регуляторы напряжения могут изменять ток в.озбуждения от максимального до нуля без изменения его направления. При наличии постоянных магнитов этого недостаточно, .поскольку при токе возбуждения равном нулю остается ЭДС, наводимая постоянными магнитами , которая при определенной частоте вращения может привысить номинальное напряжение.С целью увеличения диапазона регулирования по частоте вращения для компенсации ЭДС постоянных магнитов применяется дополнительная размагничивающая обмотка, НС которой направлена встречно НС обмотки возбуждения.При отсутствии тока в основной обмотке возбуждения эта обмотка создает магнитный поток в зубцах ротора, примерно равный по величине магнитному потоку постоянных магнитов, при этом ЭДС снизится практически до нуля.Для создания такого магнитного потока требуется небольшая по величине НС. В заявляемой полезной модели она равна примерно 5% от максимального значения НС обмотки возбуждения. Эта дополнительная обмотка поз.15 фиг.1 и L9 Фиг.З расположена поверх обмотки возбуждения и запитывается от дополнительного выпрямителя клеммы  -  и Д, гальванически отдельного от цепи нагрузки и аккумуляторной батареи, которая присоединяется к клемам - и  +  Фиг.З. В цепи последовательно с размагничивающей обмоткой может быть коммутирующий элемент (транзистор на чертеже не показан), управляемый регулятором напряжения.В последнем случае возрастает максимальная мощность генератора,поскольку размагничивающая обмотка при нагрузке выключена, а включается лишь при повъш1ении напряжения выше заданного. В существу f /i §cr5
ющих тракторных генераторах такая обмотка не применяется, в связи с чем они имеют верхний предея по частоте вращения, выше которого напряжение не регулируется. Достигнутый технический результат: расширение диапазона частоты вращения генератора.
Стальная крышка-магнитопровод поз.16 фиг.1 в связи с выполнением генератора большой мощности при ограниченном диаметре отличается от прототипов большим отношением сечения к наружному диаметру.Кръш1ка выполнена сборной, цилиндрическая часть из трубы,а торцовая-фланец из двух пластин толщиной по 7мм. Фланец и труба предварительно обрабатываются по цилиндрическому посадочному месту,собираются и скрепляются сваркой. Такая конструкция технологически наиболее проста. Пластины со всеми необходимыми для вентиляции отверстиями вырубаются из листа. Эта конструкция стальной крышки-магнитопровода в автотракторных генераторах применена впервые. Достигается равномерность сечения,минимум массы и отходов при изготовлении.
Отвод тепла от тепловыделяющихся элементов конструкций-диодов выпрямителя, обмоток статора и возбуждения, железа статора и ротора, подшипников - производится а основном путем принудительной вентиляции окружающим воздухом, продуваемым через внутренние полости генератора. В генераторе повышены электромагнитные нагрузки по сравнению с прототипами и обеспечение интенсивного и более эффективного отвода тепла имеет решающее значение . На валу со стороны привода установлен центробежный вентилятор поз.17 фиг.1, имеюший два ряда лопаток, расположенных над другими на одном фланце. Внутренний ряд охватывает с зазором подшипниковый узел, засасывает воздух из отверстия во фланце, и протягивает его над наружной поверхностью подшипникого узла. Наружный ряд лопаток создает зону разряжения, в которую поступает воздух из внутренней полости генератора через отверстия в стальной крышке. Забор воздуха осуществляется со стороны противоположной приводу через заборные отверстия (на чертеже не показаны) в кожухе поз.9 фиг.1, воздух поступает в полость на крышке поз.7 фиг.1, в которой расположен выпрямитель поз.8 фиг.1, эта полость отделена от внутренней полости генератора перегородкой, содержащей отверстия для прохода воздуха и монтажных проводов, часть потока воздуха поступает непосредственно во внутреннюю полость генератора, часть потока омывает (охлаждает) выпрямитель и тоже поступает в генератор.
Непосредственно за перегородкой крьшки поз.7 во внутренней полости генератора расположен второй центробежный вентилятор поз.10 фиг.1 создающий дополнительный напор и радиальный поток воздуха в плоскости вентилятора, интенсифицируя отвод тепла от лобовых частей статорной обмотки, окружающих вентилятор снаружи, а также способствующий наполнению пазов статора охлаждающим воздухом. Часть нагретого воздуха выбрасывается наружу через щели в крышке, расположенные над лобовыми частями обмотки. Забор воздуха для дополнительного вентилятора осуществляется через отверстия в перегородке крышки, расположенные ниже уровня лопаток, интенсивное движение воздуха способствует охлаждению подшипникового узла, расположенного в этой зоне. Поток воздуха, созданный двумя вентиляторами ПРОХОДИТ через пазы статора и воздушный зазор , охлаждает обмотки статора, железо  статора и  ротора, затем снимает тепло с наружной поверхности обмоток возбуждения и выходит наружу под лопатки центробежного вентилятора. Данная схема вентиляции обеспечивает равномерное охлаждение всех узлов и деталей генератора, выделяющих тепло, и позволила значительно повысить тепловые, а следовательно и электромагнитные нагрузки в генераторе.
Модификация заявляемой модели 78.3701 предназначена для электрооборудования судов, работает в условиях повышенной электропроводности окружающей среды на свою локальную сеть потребителей при наличии других сетей со своими источниками. В этих условиях во избежание образования нежелательных гальванических связей между сетями, а также гальванических процессов в изоляции применена двухпроводная схема питания потребителей и все токоведущие части генератора изолированы от массы.
4. Перечень фигур чертежей.
Фиг.1 - Продольный разрез генератора.
Фиг.2 - Поперечный разрез по зубцовой зоне.
Фиг.З - Электрическая схема полезной модели.
5. Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели.
Заявляемая полезная тиодель является индукторным одноименнополюсным однопакетным вентильным генератором мощностью 3 кВт с номинальным напряжением 28В.Его разработка осуществлена на ОАО АЗТЭ для трех модификаций 78.3701-для спецмашин и судов, 8102.3701-для тракторов, 8152.3701-для автобусов. Между модификациями имеются незначительные отличия по у станов  и присоединительным размерам, модификации 8102.3701 и 8152.3701 для однопроводной схемы электропитания бортовой сети,модификация 78.3701-для двухпроводной схемы.
На фиг.1 приведен сборочный чертеж генератора 78.3701.Представлен разрез генератора по продольной оси.На фиг.2-поперечный разрез генератора по зубцовой зоне.
Статор поз.1 представляет собой пакет пяастин из эяектротехничекой стали.наружный диаметр 178мм, внутренний диаметр 134мм. с торцев расположены посадочные поверхности под запрессовку в крьшке.Содержит 14 зубцов фиг. 2,охваченных ярмом.Ст.енки зубцов параллельны.Пакет скреплен в зубцах заклепками или рельефной еваркой,для чего в пластинах могут быть выдавки определенного профиля.
На зубцах статора расположены катушки поз.2 фиг.2,образующие семифазную обмотку.При 8 зубцах на роторе электрический угол сдвига между соседними катушкамиСзубцами) на статоре равен  от полного угла(360 эл.гр.).В каждой Фазе соединены последовательно 2 катушки с шагом соединения по зубцам (катушкам)7.Обмотки четных фаз уложены таким образом ,что их начала и концы противоположны одноименным выводам нечетных фаз.Шаг соединений между фазами в семиугольник 1 зубцовое деление, т.е. последовательно соединенные фазы сдвинуты друг относительно друга на эл.угол 4/7 от полного угла.
Пакет ротора фиг.1 поз.З составлен из пластин фиг.2 поз.3,скрепленных заклепками или рельефной сваркой.На роторе расположено 8 зубцов равномерно по окружности.Средняя величина одностороннего воздушного зазора между зубцами статора и ротора составляет 0,35мм.
В пазах ротора расположены постоянные магниты из феррита бария или стронция поз.4.Магниты залиты пластмассой,в стенках пазов имеются углубления,которые являются зацепами для пластмассовой арматуры. Может быть установлена добавочная арматура в виде ленты из немагнитной стали,окружающей магнит и закрепленная в ласточкином хвосту на дне паза(эти детали на чертеже не показаны).Направление намагниченности магнитов противоположно НС обмотки возбуждения. Магнитный поток магнитов уменьшает поток возбуждения в области паза и увеличивает его в зубце,разгружая магнитную систему возбуждения и увеличивая ЭДС катушек.
Пакет ротора имеет внутреннее отверстие и посажен на стальной вал поз.З по посадке с натягом.Вал установлен а радиальных подшипниках поз.6 и поз.12.
Со стороны противоположной приводу расположена крьш1каСподшипниковый шит) поз.7 из алюминиевого сплава,в которой смонтирован подшипниковый узел и имеется посадочная поверхность(выточка) для посадки статора.Крышка состоит из несушей радиальной стенки,в которой расположена посадочная поверхность под подшипник и цилиндрических частей, охватывающих две полости внутри и снаружи генератора.Цилиндрическая часть внутри генератора охватывает лобовые части обмоток с расположенным под ними центробежным вентилятором поз.10.Полость снаружи генератора служит для забора воздуха и заключает в себе монтажные про, вода и стойки для крепления вмпрямителя поз,8, регулятора напряжения(на чертеже не виден) и деталей узяа выводов(не обозначены). Кршнка содержит отверстия в радиальной перегородке для прохода охлаждающего воздушного потока и монтажнък проводов.а также щеяи по цилиндрической части со стороны внутренней полости генератора для выхода нагретого воздуха. Выпрямитель поз.8 состоит из двух алюминиевых пластин плюсовой и минусовой,в каждой запрессованы по 7силовых диодов соответствующих полярностей,диоды дополнительного выпрямителя закреплены в пластмассовом изоляторе.Пластины изолированы от стоек пластмассовыми втулками,Они являются теплоотводами и токоотводами,на них закреплены соответственно плюсовой и МИНУСОВОЙ выводы. Снаружи выпрямитель,узел выводов и регулятор напряжения закрыты пластмассовым кожухом поз.9. содержащим отверстия для выводных болтов и сетку для забора воздуха. Центробежный вентилятор поз. 10 установлен на валу во внутренней полости генератора непосредственно за подшипниковым узлом. Забор воздуха осуществляется из отверстий в крьшке. Создает радиальный поток воздуха для охлаждения лобовых частей обмотки и дополнительный напор для увеличения скорости охлаждающего воздуха в пазах статора. На валу ротора со стороны обмотки возбуждения установлена магнито-мягкая стальная втулка поз.11, через поперечное сечение которой замыкается осевой магнитный поток возбуждения. В эту втулку магнитный поток поступает через воздушный зазор со втулки поз.13, которая вместе с фланцем представляет собой переходной элемент магнитной цепи и одновременно является жестким каркасом обмотки возбуждения. Обмотка возбуждения поз. 14 наматывается на изолирующий тонкий пластмассовый каркас непосредственно на втулке-магнитопроводе. Оба конца обмотки возбуждения выводятся на стойки на каркасе, соединяются с монтажными проводами и выводятся через пазы статора на схему регулирования напряжения. Обмотка возбуждения запитывается от дополнительного выпрямителя клемма Я фиг.З и общего минуса через коммутирующий транзистор регулятора напряжения. Поверх обмотки возбуждения расположена размагничивающая обмотка фиг.1 поз. 15 и фиг. 3 L9, НС и направление включения которой противоположны НС и направлению включения обмотки возбуждения. Размагничивающая обмотка запитывается от дополнительного выпрямителя клемма Д фиг.З и общего минуса непосредственно или через коммутирующий транзистор регулятора напряжения Сна схеме нет). Максимальное значение НС размагничавающей обмотки не более 5% от НС обмотки возбуждения.
Стальная крышка магнитопровод поз.16 состоит из цилиндрической части (труба) и торцевой, составленной из двух пластин. В торцевой части имеются отверстия для забора воздуха. Цилиндрическая часть содержит посадочные поверхности для посадки статора и торцевой части. Обе части крышки скреплены сваркой. На торцевой части имеется выточка для фиксации фланца переходного магнитопровода, который крепится на ней болтовым соединением. По стальной крышке передается магнитный поток со статора на переходной магнитопровод.
На валу за стальной крышкой расположен вентилятор поз.17. который имеет два ряда разнесенных по высоте лопаток. Нижний (ближний к оси) ряд через отверстия во фланце вентилятора забирает из окружающего пространства воздух для охлаждения подшипникового шита. Верхний (наружный) ряд лопаток выводит нагретый воздух из отверстия в торцевой части стальной крышки генератора в окружающее пространство.
Приводной шкив или полумуфта поз. 18 устанавливается на посадочное место на валу и фиксируется шпонкой. Размеры и конструкция этой детали для различный модификаций генератора различны, определяются требованиями стыковки с соответствующим ЛВС, на котором установлен генератор.
Описание физических процессов и электрической схемы:
Полезная модель является индукторной одноименнополюсной, однопакетной машиной. Намагничивающая сила обмотки возбуждения поз. 14 фиг. 1 является источником магнитного поля возбуждения. Поток возбуждения замыкается по магнитной цепи, образованной следующими последовательно соединенными элементами: статор (поз.1), воздушный зазор между статором и пакетом ротора (поз.5), пакет ротора (поз.5) втулка на валу (поз.11) и сам вал (поз.5), воздушный зазор между втулкой, неподвижная втулка (поз.13), стальная крышка (поз. 16), статор.
Распределение магнитного потока в активной зоне фиг.1 (разрез А-А) определяется угловым положением пакета ротора относительно пакета статора. В тех из зубцов статора, против которых находятся зубцы ротора, поток максимален или близок к максимальному значению, в зубцах статора, находящихся над пазами ротора, поток минимален или близок к минимальному значению. При вращении ротора магнитные потоки на зубцах статора периодически изменяются от максимального до минимального значения и в катушках, расположенных на зубцах, наводятся ЭДС. Сдвиг по фазе основных гармоник ЭДС между соседними катушками соответственно 4/7 периода.Одна фаза состоит из двух последовательно
соединенных катушек,отстоящих на 7 зубцовых делений статора друг от друга,ЭДС в них совпадают по фазе. Постоянные магниты,расположенные Б пазах ротора,создают поле,направленное встречно полю возбуждения, уменьшают магнитный поток через паз ротора и соответственно минимальное значение магнитного потока в зубце статора.При этом увеличивается пульсация потока в зубцах статора и наводимая ЭДС. Магнитный поток постоянных магнитов уменьшает поток возбуждения и разгружает магнитопровод системы возбуждения.Поле постоянных магнитов наводит ЭДС и при отсутствии тока в обмотке возбуждения,что обеспечивает процесс самовозбуждения.
Схема соединения фазных обмоток между собой и с выпрямителем приведена на фиг.3.Обмотки L1-L7 соединены между собой последовательно в семиугольник.Между двумя последовательно соединенными обмотками сдвиг по фазе 4/7 периода.Шаг соединения равен одному зубцовому делению,для чего четные фазные обмотки при укладке перевернуты относительно нечетных,т.е.начала нечетных обмоток находятся рядом с концами четных обмоток и наоборот.Из точек соединения обмоток выведены 7 линейных проводов.К каждому из линейных проводов подсоединены по 3 диода:первый силовой диод V1-V7 анодом,второй силовой диод V8-V14 катодом и дополнительный диод V15-V21 анодом.Аноды второй группы из 7 диодов соединены в узел,который является общим выводом - двух
выпрямителей.Катоды первой группы из семи диодов соединены в узел, который является выводом + силового выпрямителя,катоды семи дополнительных диодов соединены в узел,который является плюсовым выводом Д дополнительного выпрямителя.Гальваническая связь между выводами  и Д весьма мала,поскольку осуществляется через обратные сопротивления диодов.Функционально и конструктивно перечисленные диоды входят в блок полупроводнржовый выпрямительный и.
Между выводами + и - подключается вся нагрузка генератора, в т.ч. аккумуляторная батарея.Между выводами Д и - подключается обмотка возбуждения L8 (через регулятор напряжения) и размагничивающая обмотка L9,а также те из потребителей в бортовой сети,которые должны работать только при работающем двигателе(соответственно и генераторе) поскольку напряжение на клемме + определяется напряжением аккумуляторной батареи,а напряжение на клемме Д имеет место только при вращающемся генераторе.Питание обмотки возбуждения от клеммы Д исключает ток в ней при неработающем генераторе, что имели бы место,еели бы она запитывалась от клеммы +(от аккумуляторной батареи),а размагничивающая обмотка не препятствует процессу самовозбуждения, поскольку ток в ней может появиться только одновременно с током возбуждения.Режим работы генератора(частота вращения и
ток нагрузки) изменяется.В некоторых из режимов.напряжение на нагрузке может превысить заданные (номинальные)значения.Регулятор напряжения К путем изменения соотношения между открытыми и закрытыми состояниями транзистора-кяючаСна схеме не приведен).изменяет среднее значение тока в обмотке возбуждения таким образом, что напряжение остается в заданных пределах.В интервале.когда транзистор закрыт.ток возбуждения замыкается через шунтирующий диод.подключенный паралельно обмотке возбуждения.При высокой частоте вращения и небольшой нагрузке может наступить предел регулирования.когда ток возбуждения равен нулю, а напряжение.определяемое ЭДС магнитов.превьппает заданный предел.Для исключения этого аварийного режима применена размагничивающая обмотка L9,которая при напряжении близком к критическому имеет НС.компенсирующую ЭДС магнитов.Эта НС направлена согласно НС магнитов,она вызывает в зубцах ротора магнитный поток,направленный согласно с магнитным потоком через магниты и примерно равный последнему, в следствие чего уменьшается пульсация магнитного потока в зубцах статора,вызванная магнитами и соответственно ЭДС в .
Охлаждение основных узлов и деталей, выделяющих теплоСобмотки статора и возбуждения,железо статора и ротора.выпрямитель.подшипники)осуществляется потоком воздуха.протягиваемого через внутренние ПОЛОСТР1 машины с помощью двух центробежных вентиляторов .Первый вентилятор фиг.1 поз. 17 установлен на валу за торцем крьшхки со стороны привода поз.16,имеет два ряда разнесенных по диаметру лопаток.Внутренний ряд лопаток создает поток воздуха.омывающий подшипниковый щит забор воздуха осуществляется через отверстия во фланце вентилятора. Наружный ряд лопаток создает зону низкого давления у выхода отверстий в крышке генератора,вследствии чего через эти отверстия осуществляется вывод нагретого воздуха из внутренней полости генератора в окружающую среду.Второй центробежный вентилятор поз.10 установлен во внутренней полости генератора непосредственно у перегородки в крышке со стороны противоположной приводу поз.7,Он осуществляет подачу охлаждающего воздуха из внешней полости крьш1ки во внутреннюю полость генератора через отверстия в перегородке.расположенные в зоне низкого давления вентилятора.При этом осушествляется отвод тепла в области подшипникового гнезда.Над лопатками этого вентилятора расположены лобовые части обмоток статора.которые охлаждаются поступающим потоком,часть нагретого воздуха выводится наружу через радиальные отверстия в цилиндрической части крышки.В перегородке крышки имеется второй ряд отверстий на уровне пазов статора.через которые пропущены монтажные провода.а также поступает охлаждающий воздух. Этот поток совместно с частью потока второго вентилятора омывает статорные
обмоткк, поверхность зубцов статора и наружнюю поверхность ротора, отводит тепло с наружней поверхности обмоток возбуждения и выводится через отверстия в стальной крышки поз.16 в зону разряжения первого вентилятора поз,17. Наружный воздух поступает в генератор через отверстия в виде сетки в кожуже поз. 9 со стороны противоположной приводу, охлаждает выпрямитель поз. 8 и поступает во внешнюю полость крышки поз.7.
ГенеральнъЕй директор
Н.И. Годионов