Униполярные двигатели и генераторы, т.е. машины постоянного тока с барабанным или дисковым якорем и непрерывным токосъемом: .с твердыми контактными токоснимателями – H02K 31/02

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.

Настоящее изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам постоянного тока, и может быть использовано в качестве электрического генератора либо электрического двигателя постоянного тока в системах постоянного тока как низкого, так и высокого напряжения. Технические результаты, достигаемые настоящим изобретением, - обеспечение работы электрической машины в электрических цепях постоянного тока как низкого, так и высокого напряжения, повышение эффективности работы и упрощение конструкции электрической машины постоянного тока, а также повышение показателя мощности на единицу массы. Указанные технические результаты достигаются тем, что активные части рабочих обмоток расположены вне магнитопровода статора в рабочем зазоре между статором и ротором, а рабочие обмотки секционированы и расположены симметрично относительно обмотки возбуждения, для пассивных частей обмотки статора используется магнитное шунтирование, благодаря чему достигается исключение их из процесса, препятствующего преобразованию энергии. Для исключения насыщения магнитопровода статора он сегментирован в продольном направлении электрической машины. Использование согласованного последовательного соединения активных частей обмотки статора посредством пассивных частей позволило создать электрическую машину постоянного тока, способную работать в электрических цепях постоянного тока высокого напряжения. Использование согласованного параллельного соединения активных частей обмотки якоря посредством пассивных частей позволяет увеличить токовую нагрузку электрической машины при низком уровне напряжения рабочей обмотки. Магнитное шунтирование пассивных частей и секционирование активных частей обмотки якоря позволяют создать простую, эффективную и обладающую лучшими массо-габаритными характеристиками универсальную электрическую машину постоянного тока, способную работать в электрических цепях постоянного тока практически любого уровня напряжения. 1 з.п. ф-лы, 3 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 области электротехники, в частности к электромеханическому преобразованию электрической энергии, и может быть использовано в электротехнической и электромашиностроительной промышленности и на транспорте в качестве электрического привода с низковольтным питанием. Технический результат, на достижение которого направлено данное изобретение - повышение КПД электрической машины постоянного тока за счет снижения электрических и магнитных потерь, упрощение токосъема и снижение стоимости. Указанный технический результат достигается тем, что в электрической машине постоянного тока - униполярной с коаксиальной катушкой возбуждения, расположенной на статоре, с цилиндрическим полым или дисковым якорем, изготовленным из магнитомягкого материала, согласно изобретению для отвода тока с якоря используются двухсторонние твердые кольцевые щетки из антифрикционного материала высокой проводимости, контактирующие с обеими боковыми поверхностями периферийной части якоря, а катушка возбуждения выполняется проводом из ферромагнитного материала. Наличием в устройстве твердых кольцевых щеток из антифрикционного материала высокой проводимости упрощает щеточный аппарат, удешевляет электрическую машину и позволяют исключить образование в якоре машины жгутов тока, создающих продольные составляющие МДС якоря и пульсацию магнитного потока, ухудшающие условия работы машины и снижающие ее КПД, а также позволяют увеличить ток в машинах с дисковым якорем, исключить деформации якоря и уменьшить диамагнитный зазор и исключить осевые нагрузки на вал машины. Применение ферромагнитного материала для обмотки возбуждения и якоря удешевляет электрическую машину, снижает магнитный поток рассеяния обмотки возбуждения и магнитное сопротивление в зазоре между полюсами машины. 2 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 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 и электромеханики, а конкретнее - к электрическим машинам постоянного тока. Предлагаемый электродвигатель содержит статор с силовой обмоткой, состоящей из двух частей, соединенных последовательно встречно и разделенных нейтральными зонами. На валу якоря установлены обмотки возбуждения, каждая из которых выполнена в виде двухполюсной катушки с сердечником прямоугольного сечения и соединена с установленными на валу контактными кольцами. Кольца подключены через токосъемные щетки к сети постоянного тока. Технический результат, достигаемый от использования данного изобретения - упрощение конструкции и технологии изготовления электродвигателя, а также повышение надежности его работы. 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве привода с регулируемой частотой вращения. Технический результат состоит в упрощении конструкции и обеспечении работы в системах постоянного тока высокого напряжения без коммутации рабочей обмотки с возможностью переключения обмоток статора в процессе работы. Средство коммутации отсутствует. Средство для создания внешнего магнитного потока расположено на роторе. Статор имеет, по меньшей мере, одну рабочую обмотку, по меньшей мере, с одним витком, состоящую из активной и пассивной частей, и выполнен таким образом, что активная и пассивная части обмотки находятся в его теле и взаимодействует с магнитным потоком ротора. Пассивная часть обмотки изолирована материалом с малой магнитной проницаемостью либо магнитно-непроницаемым. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения и может быть использовано при производстве униполярных бесколлекторных торцевых электрических машин. Технический результат, на достижение которого направлено данное изобретение, состоит в увеличении мощности, повышении эффективности охлаждения и расширении функциональных возможностей, а также в повышении эксплуатационной надежности и технического ресурса предлагаемого генератора путем обеспечения возможности механического регулирования и визуального наблюдения величины воздушного зазора. Сущность изобретения состоит в следующем. Униполярный бесколлекторный торцовый генератор постоянного тока, содержащий неподвижный раздвоенный кольцевой магнитопровод якоря с пазами для укладки обмотки якоря, вращающиеся торцовые магнитопроводы индукторов для возбуждения и вентилятор, отличающийся тем, что в схеме возбуждения генератора установлены радиальные электромагниты и круговые электромагниты, при этом вращающиеся на валу ротора генератора торцовые магнитопроводы обоих индукторов вместе с радиальными и круговыми электромагнитами обращены встречно через воздушный промежуток одноименными полюсами к магнитопроводам с обмоткой якоря, что обеспечивает в торцовых магнитопроводах обоих индукторов постоянное наличие остаточного магнетизма, способствующего возбуждению генератора, при этом схема возбуждения снабжена двумя щеточно-контактными узлами, включающими щетками токосъема и неразрезные контактные кольца. Генератор может быть использован при производстве электроэнергии на электростанциях, ГЭС, для дальних электропередач больших мощностей на постоянном токе с высоким экономическим эффектом, при этом исключается необходимость строительства повышающих напряжение подстанций и дорогостоящих преобразующих устройств для преобразования переменного тока в постоянный. Генераторы для дальних электропередач работают при последовательной схеме их включения. Область использования предлагаемого изобретения расширяется путем обеспечения возможности его использования в промышленности как в качестве генератора, так и в качестве двигателя, а именно в электрифицированном транспорте, в ветроустановках, для электросварки, электролиза, электроснабжения компьютерной техники, ЭВМ, зарядки аккумуляторных батарей, аварийное электроснабжение систем автоматики, освещения. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.