Многодисковая униполярная машина постоянного тока

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 электрических машин, в частности к униполярным машинам постоянного тока (УМ). Более близким аналогом предложенной машины является УМ с дисковым ротором со скользящими щеточными электрическими контактами. Но наличие у нее как минимум двух таких контактов на один диск не позволяет получить на электрическом выводе необходимое большое напряжение, что существенно сужает область ее применения и ведет к заметному износу ее частей.

Техническим результатом заявленного изобретения является существенное повышение напряжения, увеличение износостойкости и соответственно расширение области ее применения.

Технический результат достигается тем, что в предложенной конструкции УМ отсутствуют скользящие механо-электрические щеточные контакты. Вместо них в данном случае на каждые два диска, установленные на соседних валах вращения, применяются по одному электропроводящему ремню, что позволяет не только электрически последовательно их соединить, но и соседние им диски.

Предложена многодисковая униполярная машина постоянного тока, состоящая из двух валов вращения, выполненная в виде двух, с общими магнитными системами, пар униполярных электрических машин с дисковыми роторами, отличающаяся тем, что ее неподвижный индуктор состоит из двух пар постоянных магнитов с цилиндрическими полюсами, между каждыми двумя с противоположными полярностями из которых на соответствующих валах параллельно размещены уплотненные диэлектрическими магнитопроводами четыре группы из нескольких электропроводящих ферромагнитных дисков ее якоря, электрически последовательно соединенных несколькими электропроводящими замкнутыми ремнями и проводниками, проходящими по серединам названных валов, причем середины правых дисков двух верхних их групп соединены через проводники, погруженные в металлические емкости с электропроводящими жидкостями соответственно с положительной и отрицательной клеммами электрического вывода машины.

На фиг.1 и 2 показаны соответственно продольный и поперечный разрезы. На них приняты следующие обозначения: 1 - металлическая емкость с электропроводящей жидкостью, 2 - постоянный магнит индуктора, 3 - ведущий вал вращения, 4 - электропроводящий ферромагнитный диск, 5 - электропроводящий ремень, 6 - диэлектрический магнитопровод, 7 - соединительный электропровод, 8 - ведомый вал вращения.

В генераторном режиме предложенная УМ работает следующим образом. При вращении внешним двигателем ведущий вал 3 против часовой стрелки с угловой скоростью ω начнут вращаться с такой же скоростью все четыре группы и электропроводящих ферромагнитных дисков 4, в том числе и находящиеся на ведомом валу 8. При этом в силу явления электромагнитной индукции в каждом секторе каждого диска наводятся ЭДС с направлениями, зависящими от направлений вращений последних и направлений силовых линий индукции полей неподвижных постоянных магнитов индуктора. Причем направления ЭДС на всех дисках одной группы одинаковые, а направления ЭДС дисков соседних групп как на одном валу, так и на соседнем - противоположны. Середины дисков соседних групп соединены электрическими проводами таким образом, что указанные ЭДС между собой складываются и, суммируясь, создают на электрическом выводе УМ результирующее постоянное напряжение = U. Если при этом к выводу подключить некоторую электрическую нагрузку, то по каждому диску потечет ток якоря I_я по направлениям, указанным на фиг.1.

В двигательном режиме она работает следующим образом. При подключении к ее электрическому выводу внешнего постоянного напряжения = U ток якоря I_я потечет от положительной его клеммы к отрицательной последовательно через все диски 4, электропроводящие ремни 5 и соединительные провода 7. Так как все четыре группы электропроводящих и ферромагнитных дисков 4, уплотненные с диэлектрическими магнитопроводами 6, находятся в магнитных полях постоянных магнитов 2 неподвижного индуктора, то токи, протекающие по их секторам, начинают взаимодействовать с этими полями. Это приводит к вращению обоих валов с номинально угловой скоростью ω по направлению часовой стрелки, противоположно указанному на чертежах. При этом все электромагнитные силы, возникающие на всех четырех участках, действуют согласованно в соответствии правилу левой руки.

Источники информации

1. Бертинов А.И. и др. Униполярные эл. машины с жидкометаллическими токосъемами. - М. - Л.: Энергия, 1966.

2. Бертинов А.И. Специальные электрические машины. - М.: Энергия, 1982.

3. Калашников С.Г. Электричество. - М.: Наука, 1985.

4. Копылов И.П. Электрические машины - М.: Энергоатомиздат, 1986.

5. Матвеев А.Н. Механика и теория относительности - М.: ВШ, 1986.

Многодисковая униполярная машина постоянного тока, состоящая из двух валов вращения, выполненная в виде двух с общими магнитными системами пар униполярных электрических машин с дисковыми роторами, отличающаяся тем, что ее неподвижный индуктор состоит из двух пар постоянных магнитов с цилиндрическими полюсами, между каждыми двумя с противоположными полярностями из которых на соответствующих валах параллельно размещены уплотненные диэлектрическими магнитопроводами 4 группы из нескольких электропроводящих ферромагнитных дисков ее якоря, электрически последовательно соединенных несколькими электропроводящими замкнутыми ремнями и проводниками, проходящими по серединам названных валов, причем середины правых дисков двух верхних их групп соединены через проводники, погруженные в металлические емкости с электропроводящими жидкостями соответственно с положительной и отрицательной клеммами электрического вывода машины.