RU2435286C1 - Multi-disc unipolar dc machine without sliding contacts - Google Patents

Multi-disc unipolar dc machine without sliding contacts Download PDF

Info

Publication number
RU2435286C1
RU2435286C1 RU2010115498/07A RU2010115498A RU2435286C1 RU 2435286 C1 RU2435286 C1 RU 2435286C1 RU 2010115498/07 A RU2010115498/07 A RU 2010115498/07A RU 2010115498 A RU2010115498 A RU 2010115498A RU 2435286 C1 RU2435286 C1 RU 2435286C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrically conductive
rotor
contacts
disks
unipolar
Prior art date
Application number
RU2010115498/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Федорович Ефимов (RU)
Михаил Федорович Ефимов
Николай Аркадьевич Столяров (RU)
Николай Аркадьевич Столяров
Юрий Петрович Пичугин (RU)
Юрий Петрович Пичугин
Александр Кондратьевич Шурбин (RU)
Александр Кондратьевич Шурбин
Original Assignee
Михаил Федорович Ефимов
Николай Аркадьевич Столяров
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Михаил Федорович Ефимов, Николай Аркадьевич Столяров filed Critical Михаил Федорович Ефимов
Priority to RU2010115498/07A priority Critical patent/RU2435286C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2435286C1 publication Critical patent/RU2435286C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: in the proposed design of the unipolar electric machine (UM) the electric contacts are electroconductive roller swinging contacts and fixed cylindrical cartridges, to which electric conductors are soldered. Such design of electric contacts without high complexity makes it possible to electrically serially connect all their rotor discs into the anchor circuit, which allows increasing of working voltage. At the same time the swinging friction between electroconductive rollers and fixed cylindrical cartridges, and also active parts of rotor discs (hubs) is incomparably less than sliding friction between conventional sliding brush contacts and contact rings.
EFFECT: improved electromechanical characteristics, increased reliability of operation, increased wear resistance, simplified design, increasing working voltage of the unipolar electric machine several times, expansion of its field of application.
2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим машинам постоянного тока.The invention relates to electrical engineering, in particular to electric DC machines.

Наиболее близким аналогом предложенной машины является униполярная машина (в дальнейшем УМ) постоянного тока с дисковым ротором со скользящими щеточными контактами или жидкометаллическим токосъемом.The closest analogue of the proposed machine is a unipolar DC machine (hereinafter referred to as UM) with a disk rotor with sliding brush contacts or liquid metal current collector.

Однако наличие у УМ не менее двух скользящих контактов или периферийного жидкометаллического токосъема на один диск ротора не только усложняет конструкцию, ухудшает ее электромеханические характеристики, но и заметно снижает надежность в работе и сужает область ее применения. Последнее связано и сравнительно низким рабочим напряжением машины.However, the presence of at least two sliding contacts or a peripheral liquid metal current collector per rotor disk not only complicates the design, worsens its electromechanical characteristics, but also significantly reduces the reliability of operation and narrows the scope of its application. The latter is due to the relatively low operating voltage of the machine.

Трение скольжения между неподвижными щетками и вращающимися кольцами довольно высокое и ведет к их износу, а из-за возрастания в связи с этим переходного сопротивления - к повышенному ее нагреву.The sliding friction between the fixed brushes and the rotating rings is quite high and leads to their wear, and due to an increase in the transition resistance due to this, to its increased heating.

Преодоление названных недостатков возможно с помощью жидкометаллического токосъема. К сожалению, создание надежно герметизированных конструкций периферийного жидкостного кольцевого токосъема, не позволяющих утечки паров электропроводящей жидкости, достаточно проблематично.Overcoming these shortcomings is possible with the help of liquid metal current collection. Unfortunately, the creation of reliably sealed peripheral fluid ring collector designs that do not allow the leakage of vapor of an electrically conductive fluid is quite problematic.

Техническим результатом заявленного изобретения является существенное улучшение электромеханических характеристик, повышение надежности износостойкости, повышение рабочего напряжения (в несколько раз) и соответственно расширение областей применения УМ постоянного тока.The technical result of the claimed invention is a significant improvement in electromechanical characteristics, increased reliability of wear resistance, increased operating voltage (several times) and, accordingly, the expansion of the scope of application of DC DC.

Технический результат достигается тем, что в конструкции предложенной УМ отсутствуют как скользящие механоэлектрические, так и жидкометаллические электрические контакты. В качестве них служат электропроводящие катящиеся ролики, у которых небольшое трение качения по сравнению с трением скольжения и которые легко позволяют включать электрически последовательно несколько роторных дисков, вращающихся вокруг общего вала в магнитных полях постоянных магнитов статора.The technical result is achieved by the fact that in the design of the proposed PA there are no sliding mechanoelectric or liquid metal electrical contacts. They are electrically conductive rolling rollers, which have low rolling friction compared to sliding friction and which easily allow several rotor disks to rotate electrically in series, rotating around a common shaft in the magnetic fields of the stator's permanent magnets.

Предложенная многодисковая УМ постоянного тока без скользящих контактов, состоящая из статора и ротора, разделенных между собой воздушными зазорами, выполненная в виде последовательно установленных УМ постоянного тока с дисковыми роторами на общий вал вращения, отличается тем, что в качестве статора служит неподвижная магнитная система, состоящая из нескольких полых цилиндрических насаженных подшипниками друг за другом на общий изолированный вал вращения постоянных магнитов, продолжениями полюсов которых служат дискообразные с круглыми выемками большего и отверстиями меньшего диаметров по их серединам магнитопроводы, торцевые поверхности которых симметрично расположены по обе стороны вращающихся роторных дисков, и в качестве ротора служат несколько электрически последовательно соединенных вращающихся дисков, насаженных на внешние поверхности полых цилиндрических магнитов статора посредством электропроводящих роликовых подшипников, внутренние ближайшие и неподвижные обоймы которых попарно соединены между собой электрическими проводниками, проходящими через отверстие соответствующих смежных магнитопроводов, причем периферии средних дисков ротора попарно соединены электропроводящими полыми цилиндрами, установленными на вал вращения жестко диэлектрическими кругами, а периферия крайних дисков через такие же цилиндры, электропроводящие круги, насаженные на электропроводящие втулки концов общего вала вращения, и роликовые подшипники соответственно присоединены к положительной и отрицательной клеммам внешнего источника постоянного напряжения.The proposed multi-disk DC amplifier without sliding contacts, consisting of a stator and a rotor, separated by air gaps, made in the form of series-mounted DC amplifier with disk rotors on a common rotation shaft, differs in that a stationary magnetic system consisting of from several hollow cylindrical bearings mounted one after another on a common insulated shaft of rotation of permanent magnets, the continuation of the poles of which are disk-shaped with round openings of larger diameters and holes of smaller diameters in the middle of them are magnetic cores whose end surfaces are symmetrically located on both sides of the rotating rotor disks, and several electrically connected rotary disks mounted on the outer surfaces of the hollow cylindrical stator magnets by means of electrically conductive roller bearings serve as a rotor the nearest and stationary clips of which are pairwise interconnected by electrical conductors passing through cut the hole of the corresponding adjacent magnetic cores, with the periphery of the middle rotor disks pairwise connected by electrically conductive hollow cylinders mounted on the rotation shaft by rigidly dielectric circles, and the periphery of the extreme disks through the same cylinders, electrically conductive circles mounted on the electrically conductive bushings of the ends of the common rotation shaft, and roller bearings, respectively connected to the positive and negative terminals of an external constant voltage source.

На фиг.1 и 2 показаны соответственно продольные и поперечные разрезы предложенной УМ. На них приняты следующие обозначения:Figure 1 and 2 shows, respectively, longitudinal and transverse sections of the proposed CM. They adopted the following notation:

1 - электропроводящая втулка, 2 - крайний электропроводящий роликовый подшипник, 3 - общий вал вращения с изоляцией, 4 - электропроводящий круг, 5 - дискообразный магнитопровод, 6 - электропроводящий полый цилиндр, 7 - диск ротора, 8 - электрический проводник, 9 - средний электропроводящий роликовый подшипник, 10 - диэлектрический круг, 11 - ступица роторного диска, 12 - шариковый подшипник.1 - electrically conductive sleeve, 2 - extreme conductive roller bearing, 3 - common rotation shaft with insulation, 4 - electrically conductive circle, 5 - disk-shaped magnetic circuit, 6 - electrically conductive hollow cylinder, 7 - rotor disk, 8 - electric conductor, 9 - medium conductive roller bearing, 10 - dielectric circle, 11 - hub of the rotor disk, 12 - ball bearing.

Как видно из фиг.1, полые цилиндрические постоянные магниты 5 статора насажены на общий вал вращения 3 посредством шариковых подшипников 12 с полюсами соответствующих одинаковых полярностей друг к другу поочередно. На фигурах направления токов в дисках iя и вращения ротора показаны при работе УМ в режиме двигателя.As can be seen from figure 1, the hollow cylindrical permanent magnets 5 of the stator are mounted on a common shaft of rotation 3 by means of ball bearings 12 with poles of corresponding identical polarities to each other alternately. In the figures, the directions of the currents in the disks i i and the rotor rotation are shown during operation of the PA in engine mode.

Предложенная многодисковая УМ постоянного тока без скользящих контактов может работать в обоих основных режимах.The proposed multi-disk DC amplifier without sliding contacts can operate in both main modes.

В режиме генератора она работает в следующем порядке. При вращении ротора УМ посторонним двигателем против часовой стрелки напротив указанным на фигурах угловой скоростью - ω, в электропроводящих дисках ротора 7 в радиальном направлении, напротив токов iя, указанных на фиг.1, в соответствии электромагнитной индукции, наводятся ЭДС, т.к. они при этом вращаются в постоянных магнитных полях статора, которые, суммируясь, создают на электрическом выводе УМ результирующее постоянное напряжение = U. Если при этом к указанным выводам присоединить некоторую нагрузку, то по секторам дисков 7 ротора в радиальном направлении, электропроводящим полым цилиндрам 6, электропроводникам 8, роликовым подшипникам 2 и 7 и нагрузку потечет ток - iя, напротив токам, указанным на фиг.1.In generator mode, it works in the following order. When the rotor of the AM rotor is rotated by an external motor counterclockwise opposite the angular velocity ω indicated in the figures, ω, in the electrically conductive disks of the rotor 7 in the radial direction, opposite to the currents i I indicated in FIG. 1, EMF is induced in accordance with electromagnetic induction, since while they rotate in the constant magnetic fields of the stator, which, when summed up, create the resulting constant voltage = U on the electrical output of the UM. If, at the same time, a certain load is connected to the indicated terminals, then the sectors of the rotor disks 7 in the radial direction, the electrically conductive hollow cylinders 6, electrical conductors 8, roller bearings 2 and 7 and the load will flow current - i I , opposite to the currents indicated in figure 1.

В двигательном режиме предложенный УМ работает следующим образом. При подключении электрических выводов УМ к внешним источнику постоянного напряжения = U ток iя потечет от положительной клеммы, через крайний электоропроводящий роликовый подшипник 2, втулку 1, круг 4, и полый цилиндр 6 по первому диску ротора 7 в радиальном направлении от его периферии к центру. Далее ток потечет через средний электропроводящий роликовый подшипник 9, электропроводники 8, следующий такой же подшипник 9 к следующему диску 7 и через его секторы, очередной полый цилиндр 6 - к периферии очередного диска 7. В дальнейшем, в таком же порядке, ток iя дотечет до отрицательной клеммы источника внешнего напряжения. При этом токи, протекающие по секторам дисков 7 от их краев к центрам, от центров к краям, будут взаимодействовать с постоянными магнитными полями, существующими между соответствующими торцевыми поверхностями магнитопроводов статора 5, и общий вал начнет вращаться по часовой стрелке с номинальной скоростью ω, как это показано на фигурах.In motor mode, the proposed PA operates as follows. When connecting the electrical terminals PA to the external DC voltage source = U current i I flows from the positive terminal through the extreme elektoroprovodyaschy roller bearing 2, the bushing 1, the circle 4, and a hollow cylinder 6 by the first disk rotor 7 in the radial direction from the periphery to the center . Next, the current will flow through the middle electrically conductive roller bearing 9, the electrical conductors 8, the next same bearing 9 to the next disk 7 and through its sectors, the next hollow cylinder 6 - to the periphery of the next disk 7. In the future, in the same order, the current i will reach to the negative terminal of the external voltage source. In this case, the currents flowing along the sectors of the disks 7 from their edges to the centers, from the centers to the edges, will interact with the constant magnetic fields existing between the corresponding end surfaces of the stator 5 magnetic circuits, and the common shaft will begin to rotate clockwise with a nominal speed ω, as this is shown in the figures.

Источники информацииInformation sources

1. Бертинов А.И. и др. Униполярные Эл. машины с жидкометаллическими токосъемами. - М.-Л.: Энергия, 1966.1. Bertinov A.I. et al. Unipolar El. machines with liquid metal current collectors. - M.-L.: Energy, 1966.

2. Бертинов А.И. Специальные электрические машины. - М.: Энергия, 1982.2. Bertinov A.I. Special electric cars. - M .: Energy, 1982.

3. Иродов И.А. Электромагнетизм. - М.: Бином, 2003.3. Herod I.A. Electromagnetism. - M .: Binom, 2003.

4. Калашников С.Г. Электричество. - М.: Наука, 1985.4. Kalashnikov S.G. Electricity. - M.: Science, 1985.

5. Копылов И.П. Электрические машины. - М.: Электроатомиздат, 1986.5. Kopylov I.P. Electric cars. - M .: Electroatomizdat, 1986.

Claims (1)

Многодисковая униполярная машина (УМ) постоянного тока без скользящих контактов, состоящая из статора и ротора, разделенных между собой воздушными зазорами, выполненная в виде последовательно установленных УМ постоянного тока с дисковыми роторами на общий вал вращения, отличающаяся тем, что в качестве статора служит неподвижная магнитная система, состоящая из нескольких полых цилиндрических насаженных подшипниками друг за другом на общий изолированный вал вращения постоянных магнитов, продолжениями полюсов которых служат дискообразные, с круглыми выемками большего и отверстиями меньшего диаметров по их серединам, магнитопроводы, торцевые поверхности которых симметрично расположены по обе стороны вращающихся роторных дисков, и в качестве ротора служат, несколько, электрически последовательно соединенные вращающиеся диски, насаженные на внешние поверхности полых цилиндрических магнитов статора посредством электропроводящих роликовых подшипников, внутренние ближайшие и неподвижные обоймы которых попарно соединены между собой электрическими проводниками, проходящими через отверстие соответствующих смежных магнитопроводов, причем периферии средних дисков ротора попарно соединены электропроводящими полыми цилиндрами, установленными на вал вращения жестко диэлектрическими кругами, а периферии крайних дисков через такие же цилиндры, электропроводящие круги, насаженные на электропроводящие втулки концов общего вала вращения, и роликовые подшипники соответственно присоединены к положительной и отрицательной клеммам внешнего источника постоянного напряжения. A multi-disc unipolar DC motor (UM) without sliding contacts, consisting of a stator and a rotor, separated by air gaps, made in the form of sequentially installed UM DC with disk rotors on a common rotation shaft, characterized in that the stationary magnetic a system consisting of several hollow cylindrical bearings mounted one after another on a common insulated shaft of rotation of permanent magnets, the continuation of the poles of which are disk-shaped magnetic, with round grooves of larger and holes of smaller diameters in their midpoints, magnetic cores, the end surfaces of which are symmetrically located on both sides of the rotating rotor disks, and several, electrically connected in series rotating disks mounted on the outer surfaces of hollow cylindrical stator magnets serve as a rotor by means of electrically conductive roller bearings, the inner nearest and stationary clips of which are pairwise interconnected by electrical conductors, one through the hole of the corresponding adjacent magnetic circuits, the periphery of the middle rotor disks pairwise connected by electrically conductive hollow cylinders mounted on the rotation shaft by rigidly dielectric circles, and the periphery of the extreme disks through the same cylinders, electrically conductive circles, mounted on the electrically conductive bushings of the ends of the common rotation shaft, and roller bearings respectively connected to the positive and negative terminals of an external constant voltage source.
RU2010115498/07A 2010-04-19 2010-04-19 Multi-disc unipolar dc machine without sliding contacts RU2435286C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010115498/07A RU2435286C1 (en) 2010-04-19 2010-04-19 Multi-disc unipolar dc machine without sliding contacts

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010115498/07A RU2435286C1 (en) 2010-04-19 2010-04-19 Multi-disc unipolar dc machine without sliding contacts

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2435286C1 true RU2435286C1 (en) 2011-11-27

Family

ID=45318338

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010115498/07A RU2435286C1 (en) 2010-04-19 2010-04-19 Multi-disc unipolar dc machine without sliding contacts

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2435286C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2586111C2 (en) * 2011-12-07 2016-06-10 Ротоникс Гонконг Лимитед Unipolar motor generator

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БЕРТИНОВ А.И. Специальные электрические машины. - М.: Энергия, 1982, с.310-318. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2586111C2 (en) * 2011-12-07 2016-06-10 Ротоникс Гонконг Лимитед Unipolar motor generator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101248568B (en) Monopole field electric motor generator
JP5204094B2 (en) Electric machine
RU2395888C1 (en) Unipolar dc machine with electroconducting belts
CN1848607A (en) Multi-directional mixed permanent-magnetic energy-saving electric machine
CN107681854A (en) A kind of axial permanent magnetic motor
CN111969823B (en) Radial-axial air gap type three-phase disc type transverse flux permanent magnet motor
US7362026B2 (en) Homopolar multi-frames (cylinders) generator-motor
RU2435286C1 (en) Multi-disc unipolar dc machine without sliding contacts
RU2498485C1 (en) Multi-disc unipolar dc electric machine
RU2478251C2 (en) Multidisk unipolar direct current machine with two shafts
CN102738998A (en) Brush DC motor
RU2396677C1 (en) Unipolar direct current machine with rolling contacts
RU2147155C1 (en) Current generator
RU98122496A (en) MOTOR WHEEL
US10044249B2 (en) Rotary electric machine
RU2471280C1 (en) Unipolar dc machine of high voltage
RU2470447C1 (en) Unipolar dc machine with combined discs
RU2396678C1 (en) Unipolar machine with cylindrical rotor without sliding contacts
JP5491588B2 (en) Motor with brush
JP4438022B1 (en) DC motor
RU2501151C1 (en) Multidisc unipolar machine with liquid current collection
JP6947953B1 (en) Faraday paradox generator
JP5300339B2 (en) Motor with brush
CN110994819A (en) Single-stator spiral motion multiphase permanent magnet synchronous motor capable of fault-tolerant operation
JP2017504297A (en) Contact commutator motor

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120420