МНОГОДИСКОВАЯ УНИПОЛЯРНАЯ МАШИНА ПОСТОЯННОГО ТОКА
MULTI-DISC UNIPOLAR DC ELECTRIC MACHINE

Изобретение относится к области электрических машин, в частности к униполярным машинам постоянного тока.
Наиболее близким аналогом ее является униполярная машина (УМ) с дисковым ротором со скользящими щеточными контактами или жидкометаллическим токосъемом.
Однако присутствие в УМ как минимум двух скользящих контактов или одного периферийного жидкометаллического токосъема на один диск не только усложняет конструкцию, является причиной недостаточно удовлетворительных электромеханических ее характеристик, но и существенно снижает износостойкость, сужает область ее применения. Причиной последнего является и то, что у ней относительно низкое рабочее напряжение.
Техническим результатом заявленного изобретения является улучшение электромеханических характеристик, повышение износостойкости и рабочего напряжения, и соответственно, существенное расширение области ее применения.
Технический результат достигается тем, что в конструкции предложенной УМ отсутствуют как щеточные контакты, так и периферийные жидкостные токосъемы. В качестве них служат электропроводящие ремни, втулки, шестерни и, только осевые жидкостные токосъемы.
Предложенная многодисковая униполярная машина постоянного тока, состоящая из статора и ротора, разделенных между собой воздушными зазорами, выполненная в виде последовательно соединенных УМ с дисковыми роторами, установленными на общий вал вращения, отличающаяся тем, что в качестве статора служит неподвижная магнитная система, состоящая из нескольких полых цилиндрических постоянных магнитов, продолжениями полюсов которых служат дискообразные с выступами и отверстиями по их серединам, магнитопроводы, торцевые поверхности которых симметрично расположены по обе стороны вращающихся роторных электро и магнито проводящих дисков, электрически последовательно соединенных через несколько электропроводящих замкнутых ремней, втулок, шестерен и ведомых валов вращения, на концах двух крайних из которых установлены малые электропроводящие диски.
Указанные диски частично погружены в электропроводящие жидкости, находящиеся в емкостях жидкометаллических токосъемов, присоединенных соответственно к положительной и отрицательной клеммам ее электрического вывода.
На фигурах 1 и 2 изображены соответственно продольный и поперечный разрезы предложенной УМ. На чертежах приняты следующие обозначения:
1 - дискообразный магнитопровод, 2 - электро и магнито проводящий диск ротора, 3 - общий вал вращения с изоляцией, 4 - жидкометаллический токосъем, 5 - электропроводящая шестерня, 6 - электропроводящий ремень, 7 - ведомый электропроводящий вал вращения, 8 - полый цилиндрический постоянный магнит, 9 - электропроводящая втулка, 10 - малый электропроводящий диск.
На фигурах направления токов якоря показано в момент работы УМ в режиме двигателя.
В режиме двигателя предложенная УМ работает следующим образом. При подаче на электрический вывод машины постоянного напряжения = U, по электропроводящим ведомым валам 7, ремням 6, втулкам 9, дискам ротора 2 ток якоря потечет по направлениям, указанным на фигурах. Тогда токи якоря, протекающие по секторам дисков 2, будут взаимодействовать с магнитными полями, находящимися между полюсными выступами дискообразного магнитопровода 1 неподвижного статора. Вследствие этого общий вал с изоляцией 3 начнет вращаться по часовой стрелке с угловой скоростью ω.
В режиме генератора она будет работать следующим образом. При вращении общий вал 3 внешним двигателем против часовой стрелки с угловой скоростью - ω, в электро и магнито проводящих дисках 2 ротора в радиальных направлениях, вследствие электромагнитной индукции, наводится ЭДС, направления которых определяется правилом правой руки. В данном случае они совпадут с направлениями токов якоря, указанными на фигурах и, суммируясь создают на электрическом выводе УМ постоянное напряжение = U. В случае присоединения к. его положительному и отрицательному клеммам определенную электрическую нагрузку по всем электропроводящим частям машины потечет ток якоря.
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.