Синхронные двигатели и генераторы с постоянными магнитами: ...с униполярным взаимодействием – H02K 21/36

Изобретение относится к области электротехники и касается электрических машин, в частности униполярных машин (УМ) постоянного тока. Технический результат заявленного изобретения состоит в повышении долговечности УМ постоянного тока и ее рабочего напряжения без увеличения угловой скорости ротора, что, соответственно, обеспечивает возможность расширения области применения УМ постоянного тока. Данный технический результат достигается тем, что в УМ постоянного тока отсутствуют щеточные контакты, но имеются жидкостные контакты. Многодисковая униполярная машина жидкостными токосъемами содержит статор и ротор, разделенные воздушными зазорами, и выполнена в виде последовательно соединенных УМ с дисковыми роторами, установленными на общий вал вращения. При этом согласно изобретению статором служат несколько неподвижных полых цилиндрических постоянных магнитов, продолжениями полюсов которых служат дискообразные с выступами и отверстиями по их серединам магнитопроводы, торцевые поверхности которых симметрично расположены по обеим сторонам подвижных роторных электрически последовательно соединенных дисков, острые края которых частично погружены в электропроводящие жидкости, залитые в нижние части полостей статора, а центры их попарно соединены электропроводящими одетыми на вал вращения с изоляцией полыми цилиндрами, причем средние полые постоянные магниты статора попарно соединены между собой электропроводами, а крайние - соответственно с положительной и отрицательной клеммами ее электрического вывода. В предлагаемой УМ достаточно просто обеспечивается последовательное включение необходимого количества дисков в электрическую цепь машины для достижения номинального рабочего напряжения без увеличений их угловых скоростей. 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электрическим машинам постоянного тока, в частности к униполярным машинам (УМ) постоянного тока. Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, состоит в существенном увеличении износостойкости, улучшении электромеханических характеристик и заметном повышении рабочего напряжения, а значит расширение области применения УМ постоянного тока. Указанный технический результат достигается прежде всего тем, что в конструкции предложенной УМ отсутствуют традиционные скользящие щеточные контакты, и тем, что в ее электрическую якорную цепь относительно просто можно последовательно включать несколько дисков посредством электропроводящих ремней и полых цилиндров с общей магнитной системой. Причем валы вращения в предлагаемой УМ всегда вращаются в противоположные стороны, что можно обеспечить или отдельными внешними двигателями, или каким-либо общим реверсивным механизмом. Предложенная УМ постоянного тока с двумя валами может работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя. 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники и касается электрических машин, в частности к униполярным машинам постоянного тока (УМ). Техническим результатом заявленного изобретения является существенное повышение напряжения предлагаемой УМ, а также увеличение ее износостойкости и, соответственно, расширение области ее применения. Указный технический результат достигается тем, что в предложенной УМ отсутствуют скользящие механо-электрические щеточные контакты, вместо которых на каждые два диска, установленные на соседних валах вращения, применяются по одному электропроводящему ремню, что позволяет не только электрически последовательно их соединить, но и соединить соседние с ними диски. В генераторном режиме работы предложенной УМ при вращении внешним двигателем ведущего вала, в силу явления электромагнитной индукции, в каждом секторе каждого электропроводящего диска наводятся ЭДС с направлениями, зависящими от направлений вращений последних и направлений силовых линий индукции полей неподвижных постоянных магнитов индуктора. Указанные ЭДС между собой складываются и, суммируясь, создают на электрическом выводе УМ результирующее постоянное напряжение = U. При подключении некоторой электрической нагрузки к выводу по каждому диску потечет ток якоря I_я. В двигательном режиме при подключении к электрическому выводу предлагаемой УМ внешнего постоянного напряжения = U ток якоря I_я потечет от положительной его клеммы к отрицательной последовательно через все диски, электропроводящие ремни и соединительные провода. Так как все четыре группы электропроводящих и ферромагнитных дисков находятся в магнитных полях постоянных магнитов неподвижного индуктора, то токи, протекающие по их секторам, начинают взаимодействовать этими полями. Это приводит к вращению обоих валов с номинально угловой скоростью по направлению часовой стрелки. При этом все электромагнитные силы, возникающие на всех четырех участках, действуют согласованно в соответствии с правилом левой руки. 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электрическим машинам постоянного тока, в частности к униполярным машинам постоянного тока. Техническим результатом предложенного изобретения является повышение надежности работы униполярной машины при одновременном существенном повышении выходного напряжения и, соответственно, расширение области ее применения. Указанный технический результат достигается тем, что статор предлагаемой униполярной машины состоит из намагниченного вдоль образующих с круглыми отверстиями в центре с ферромагнитными основаниями полого цилиндрического постоянного магнита со сквозными по бокам, через каждые 90°, несколькими отверстиями, через которые проходят диэлектрические оси подвижных электропроводящих конусов, вершинами направленных к его оси, а ротор состоит из нескольких электропроводящих и ферромагнитных со скошенными попарно друг к другу краями и контактирующих с образующими названных конусов дисков, установленных на вал с изоляцией друг за другом через однин соответственно жестко, и подшипниками, центры которых электрически соединены электропроводящими кольцами, причем центры крайних из них соединены соответственно с положительной и отрицательной клеммами электрического ее вывода через плотно надетые на вал с изоляцией металлические полые цилиндры и установленные на них роликовые подшипники. Вместо скользящих контактов применяются роликовые токосъемы и электропроводящие конические реверсивные механизмы, которые не только позволяют рядом стоящим дискам ротора вращаться в противоположных направлениях, но и последовательно их включать в якорной электрической цепи и, соответственно, повысить выходное напряжение униполярной машины и существенно расширить области ее применения. 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники и касается электрических машин постоянного тока, в частности к униполярным машинам постоянного тока. Наиболее близким ее аналогом является униполярная машина (УМ) постоянного тока с дисковым ротором. УМ данного класса наряду с имеющимися достоинствами обладают и определенными недостатками, заключающимися в том, что они, как правило, низковольтные. Это связано, прежде всего с тем, что их якорные обмотки в основном одинаковые. Увеличивать их число проблематично прежде всего из-за того, что для этого на каждый следующий виток требуется как минимум два скользящих контакта, которые не только дополнительно загромождают ее конструкцию, но и ухудшают надежность их в работе и ведут к интенсивному износу движущихся ее частей. Все это существенно сужает область их использования. Техническим результатом предложенного изображения является заметное увеличение выходного напряжения, увеличение износостойкости подвижных частей УМ и, соответственно, расширение области ее использования. Указанный технический результат достигается тем, что вместо скользящих контактов применяются электропроводящие реверсивные механизмы, позволяющие достаточно просто последовательно подключать к якорной цепи ряд дисков, причем величина индуцируемой ЭДС в отличие от аналогов, где она зависит от размеров радиусов их дисков, зависит в данном случае от величин диаметров этих дисков. В качестве элемента реверсивного механизма служат электропроводящие вращающиеся конические токосъемы. Они позволяют не только включать последовательно нижние и верхние сектора всех дисков в якорную электрическую цепь, но и вращаться соседним дискам в противоположные стороны, так как каждый последующий обязательно установлен на вал подшипником, если предыдущий установлен на него жестко. В качестве реверсного механизма и подвижного токосъема наряду с названными могут служить и токопроводящие шкивы с фрикционной передачей, электропроводящие гусеницы, возможны и другие варианты. 2 ил.

Изобретение относится к электродвигателям велосипедов. Электропривод содержит одну или несколько обратимых магнитоэлектрических машин, находящихся на одном валу (3) или сцепленных через муфты. Каждая машина содержит кольцевой статор (1-1), (2-1), на внутренней стороне которого установлен постоянный магнит (1-3), (2-3) в виде отрезка полого тора с С-образной щелью. На периферии ротора (1-2), (2-2) крепятся одна или две обмотки с возможностью перемещения в С-образной щели постоянного магнита. Длина дуги обмотки равна длине дуги постоянного магнита (1-3), (2-3). Обмотки связаны с источником постоянного тока через токоведущие кольца, щетки, расположенные на основании статора, и коллекторы. На соседних машинах статоры (1-1), (2-1) повернуты относительно друг друга. Решение направлено на упрощение и уменьшение размеров. 6 ил.

Изобретение относится к области электрических машин, в частности к униполярным машинам (УМ) постоянного тока. Наиболее близким аналогом предложенной машины по физической и технической сущности является униполярная машина (УМ) постоянного тока с дисковым ротором. Наличие у названной машины минимум двух скользящих контактов на один диск снижает не только ее электромеханические характеристики, но и сужает область применения, так как нельзя получить на ее электрическом выводе относительно и необходимое большое напряжение. Кроме того, имеющее место между неподвижными электрическими щеточными контактами и подвижными частями якоря машины трения скольжения ведет к искрению на местах их соприкосновения и соответственно к повышению там переходных электрических сопротивлений и преждевременному износу машины. Преодоление недостатков щеточно-скользящих контактов возможно с помощью токосъема на основе электропроводящей жидкости. Однако создавать надежно герметизированные конструкции аппаратов жидкостного, особенно периферийного кольцевого, токосъемов, не допускающих утечки инертного газа и паров электропроводящей жидкости, достаточно трудоемко и дорого. Кроме того, в режимах пуска и торможения УМ, а также при относительно высоких скоростях на жидкостный слой в кольцевом канале действуют центробежные и гравитационные, магнитные и электромагнитные силы, а также силы трения, которые отрицательно влияют на ее работу. Техническим результатом заявленного изобретения являются улучшения электромеханических характеристик, повышение надежности в работе, увеличение износостойкости, повышение в несколько раз рабочего напряжения и расширение области ее применения. Технический результат достигается тем, что в предложенной конструкции УМ отсутствуют как скользящие механоэлектрические, так и жидкостные электрические контакты. В качестве таких контактов в предложенной УМ служат электропроводящие ремни, которыми опоясаны, как правило, два электропроводящих диска якоря, вращающиеся в одном направлении относительно постоянных магнитных полей между магнитными полюсами противоположной полярности, силовые линии которых направлены в противоположные стороны. Этому способствует и то, что поверхности периметров первого и последнего электропроводящих гусеничных дисков якоря машины связаны с ее электрическим выводом через электропроводящие гусеницы и два неподвижных обода. УМ с гусеничным ротором может работать и в генераторном, и в двигательном режимах. В генераторном режиме при вращении электропроводящих гусеничных и ременных дисков от постороннего двигателя в их секторах в радиальном направлении или к их центрам, или от центров, в зависимости от того, в каком направлении они вращаются, в каком направлении их пересекают магнитные силовые линии статора, возникают ЭДС в силу закона электромагнитной индукции, которые, суммируясь на клеммах электрического вывода, дают результирующее напряжение = U. В двигательном режиме при подаче на электрический вывод УМ постоянного напряжения = U от постороннего источника по секторам электропроводящих дисков и ее якоря потекут постоянные токи в радиальном направлении, которые взаимодействуют с магнитными полями постоянных магнитов статора, что заставит их вращаться в одинаковом направлении синхронно. 2 ил.

Изобретение относится к области электрических машин, в частности к униполярным машинам (УМ). Наиболее близко по конструкции предложенная машина подходит к униполярным машинам постоянного тока с цилиндрическим ротором. Названная УМ постоянного тока имеет ряд недостатков, в том числе ненадежный щеточно-контактный узел и низкое рабочее напряжение, что соответственно сужает область ее применения. Технический результат предложенного изобретения - это повышенная надежность, износостойкость, более высокое напряжение и расширение области применения, которые, прежде всего, связаны с отсутствием в узле токосъема искрения. Технический результат предложенной УМ постоянного тока достигается тем, что в ее конструкции отсутствуют скользящие щеточные контакты и кольцевые периферийные жидкостные токосъемы, которые характеризуются тем, что ведут к ухудшению износостойкости и надежности УМ, связанные с большим коэффициентом трения и сложностью ее конструкции. В качестве периферийного и кольцевого узла токосъема в данном случае служат электропроводящие ременные передачи, которые относительно легко позволяют соединить последовательно активные части нескольких якорных обмоток цилиндрических роторов для существенного повышения рабочего напряжения. Это связано с тем, что между соприкасающимися движущимися электропроводящими частями, то есть поверхностями контактных колец и ремней, отсутствует скольжение. Независимо от числа активных частей обмоток якорей и к внешнему источнику постоянного напряжения их можно включить через два осевые жидкостные токосъемы, которые не имеют тех недостатков, которые бывают у кольцевых жидкостных узлов токосъема. 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к униполярным электрическим машинам (УМ) постоянного тока. Аналогом предлагаемой УМ является обычная УМ постоянного тока с цилиндрическим ротором, имеющая ряд недостатков, в том числе наличие в ее конструкции щеточных скользящих контактов и относительно низкое рабочее напряжение. Техническим результатом заявленного изобретения являются улучшение электромеханических характеристик, повышение надежности в работе, увеличение износостойкости, упрощение конструкции, повышение в несколько раз рабочего напряжения и расширение области применения. Технический результат достигается тем, что в предложенной конструкции УМ отсутствуют традиционные как скользящие механоэлектрические, так и периферийные жидкостные электрические контакты. В качестве электрических контактов в предложенной УМ используются электропроводящие роликовые контакты качения и неподвижные цилиндрические обоймы, к которым припаяны электрические проводники. Такая конструкция электрических контактов без особой сложности позволяет электрически последовательно включать в цепь обмоток якорей все их активные части, что позволяет существенно повысить рабочее напряжение. При этом трение качения между электропроводящими роликами и неподвижными цилиндрическими обоймами, а также активными частями якорных обмоток на несколько порядков меньше трения скольжения между скользящими щеточными контактами и контактными кольцами. 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам постоянного тока. Прототипом изобретенной УМ является обычная униполярная машина постоянного тока с дисковым ротором. Названная униполярная машина постоянного тока имеет ряд недостатков, в том числе наличие в ее конструкции щеточных скользящих контактов и относительно низкое рабочее напряжение. Техническим результатом заявленного изобретения являются улучшение электромеханических характеристик, повышение надежности в работе, увеличение износостойкости, упрощение конструкции, повышение в несколько раз рабочего напряжения и расширение области ее применения. Технический результат достигается тем, что в предложенной конструкции УМ отсутствуют как скользящие механоэлектрические, так и периферийные жидкостные электрические контакты. В качестве периферийных электрических контактов в предложенной УМ служат электропроводящие ремни, опоясывающие по два диска якоря, вращающихся в одном направлении в своих магнитных полях. Через названные ремни электропроводящие части осей вращения последовательно включены в обмотку якоря, которая через две токопроводящие части крайней оси вращения, погруженные в емкости с электропроводящей жидкостью, присоединена к источнику постоянного напряжения. При этом трение между названными частями оси вращения и этой жидкостью практически отсутствует. Отсутствует также скольжение между поверхностями краев электропроводящих дисков и ремней, что позволяет избавиться не только от перечисленных недостатков, имеющихся в существующих УМ, но и относительно легко повышать до необходимой величины рабочее напряжение. 2 ил.