ВЫСОКОВОЛЬТНАЯ БЕСКОНТАКТНАЯ УНИПОЛЯРНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА ПОСТОЯННОГО ТОКА
HIGH-VOLTAGE NON-CONTACT UNIPOLAR DC ELECTRIC MACHINE

Изобретение относится к области электрических машин, в частности - к электрическим машинам постоянного тока.
Наиболее близко по конструкции она подходит к униполярным машинам с возбуждением постоянными магнитами.
Названные машины, наряду с имеющимися достоинствами, имеют и некоторые недостатки. Например, присутствие в их конструкции узлов со скользящими щеточными контактами в электрической цепи. Другим их недостатком является то, что они, как правило, бывают только низковольтными.
Техническим результатом заявленного изобретения является отказ от узлов со скользящими щеточными контактами и существенное повышение выходного рабочего напряжения машин.
Технический результат достигается тем, что в заявленной конструкции высоковольтной бесконтактной униполярной электрической машины постоянного тока (ВБУЭМПТ) предусмотрен двойной бесконтактный подвижный индуктор с постоянными магнитами и неподвижный якорь с многовитковой обмоткой, у которой активные провода соединены последовательно.
Предложенная высоковольтная бесконтактная униполярная электрическая машина постоянного тока, состоящая из подвижного двойного индуктора с общим ведущим вертикальным валом и общими верхним и нижним неподвижными ферромагнитными дисками, один из которых установлен двумя подшипниками на правой вертикальной, трубчатой, неподвижной оси, другой - на левой такой же оси, в таком же порядке, линии индукции общего их магнитного поля которых замыкаются через общие, названные ферромагнитные неподвижные магнитопроводы, плотно примыкающие диэлектрическими и немагнитными материалами к названным вертикальным трубчатым их осям, и из общего неподвижного якоря с плоским диэлектрическим диском, уложенными на его верхнюю поверхность параллельно активными проводами витков ее обмотки, отличающаяся тем, что двойной индуктор выполнен как два цельных, каждый из которых имеют два диска из постоянных магнитов с отверстиями посередине для подшипников и полярностями, противоположными полюсам двух других дисков, внешние края которых фрикционно связаны с общим валом, а параллельные, активные провода якоря соединенные последовательно, пересечены всю ширину названного ее диска, между противоположными магнитными полюсами половин обоих цельных индукторов, пучки которых до начала указанного перехода и в его конце, пропущены через верхние половины обоих неподвижных трубчатых их осей, и вместе с обратными проводами образованы в витков обмотки якоря и, концы ее выведены на электрические выводы машины.
На фигурах 1 и 2 показаны поперечные и горизонтальные разрезы предложенной ВБУЭМПТ.
На фигурах приняты следующие обозначения:
1-1' Верхний и нижний замыкающие ферромагнитные неподвижные диски.
2-2' Верхний и нижний дискообразные постоянные магниты левого индуктора.
3 - Активные провода витков обмотки неподвижного якоря.
5 - Плоский диэлектрический неподвижный диск якоря.
6 - Пучок обратных проводов витков обмотки якоря.
7-7' Правый и левый вертикальные, трубчатые, неподвижные оси дискообразных постоянных магнитов всего подвижного индуктора.
8-8' Верхняя и нижняя фрикционные накладки крайних поверхностей дискообразных постоянных магнитов левого индуктора.
9 - Ведомый зубчатый шкив общего вертикального вала.
10-10' Верхний и нижний дискообразные постоянные магниты правого индуктора.
11-11' Верхняя и нижняя фрикционные накладки крайних поверхностей дискообразных постоянных магнитов правого индуктора.
12-12' Верхние и нижние диэлектрические и немагнитные материалы.
На фигуре 1 активные провода 4 витков обмотки якоря для наглядности показаны несколько друг над другом, хотя они лежат на одной плоскости диэлектрического диска якоря 5. Направление протекания индукционных токов обмотки якоря, направления вращения дисков индуктора с постоянными магнитами 2-2', 10-10' и ведущего вала 3 показаны в момент, когда машина работает в генераторном режиме.
и
и
ВБУЭМПТ в генераторном режиме работают следующим образом. При вращении общего вала 3 через ведомый шкив 9 внешним двигателем, начинают вращаться дискообразные постоянные магниты двух цельных индукторов с фрикционными накладками 8-8' и 10-10' по часовой стрелке относительно активных параллельных проводов 4 якорной обмотки. На концах их при этом наводятся (индуцируются) электродвижущие силы (ЭДС) е одного направления, которые в витках обмотки якоря вызовут индукционные токи i, направления которых показаны на фигурах 1 и 2. Эти токи будут течь, если к электрическим клеммам машины подсоединить какую-либо нагрузку. А без них, при этом, на клеммах будет поддерживаться только постоянное напряжение U, как показано на фиг. 1.
и
В случае, когда подключить к названным клеммам ВБУЭМПТ, постоянное напряжение U она будет работать в двигательном режиме. При этом по якорным виткам, соответственно по активным проводам, потекут токи, с которыми тут же начнут взаимодействовать магнитные поля, исходящих из постоянных магнитов 2-2' и 10-10' двойного индуктора и, они начнут вращаться по направлению, определяемого правилом левой руки. Начнет в это время вращаться и общий ведущий вал 3 фрикционно связанный с ними. Начнет вращаться и установленный на него ведомый зубчатый шкив 9, к которому можно будет присоединить некоторый механизм.
Источники информации
1. Глухих В.А. и др. Ударные униполярные генераторы. - Л.: Энергоатомиздат, 1987.
2. Бертинов А.И. и др. Униполярные электрические машины с жидкометаллическим токосъемом. - М. - Л.: Энергоатомиздат, 1966.
3. Бертинов А.И. Специальные электрические машины. - М.: Энергия, 1982.
4. Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины. - М.: Энергия, 1980.
5. Копылов И.П. Электрические машины. - М.: Энергоатомиздат, 1986.
6. Осин И.Л. и др. Синхронные машины. - М.: ВШ, 1990.
7. Токарев Б.Ф. Электрические машины. - М.: Энергоатомиздат, 1990.
8. Костенко Н.П. и др. Электрические машины. Ч. 2. - Л.: Энергия, 1983.
9. Арекелян А.К. Вентильные электрические машины и регулируемый электропривод. - М.: Энергоатомиздат, 1997.