RU2096898C1

RU2096898C1 - Universal electrical machine

Info

Publication number: RU2096898C1
Application number: RU96102784A
Authority: RU
Inventors: Алексей Николаевич Белашов
Original assignee: Алексей Николаевич Белашов
Priority date: 1996-02-16
Filing date: 1996-02-16
Publication date: 1997-11-20

Abstract

FIELD: universal modular electrical machines used as DC or AC generators, reversing DC machines of reversing single-phase or multiphase AC motors supplied with power from high-frequency generators. SUBSTANCE: machine has split frame with one or more rows of magnetic systems arranged over its internal circumference in alternating sequence and built up of U-shaped permanent magnets. Shaft, one of whose bases has projections engageable with other modules, mounts dielectric rotor carrying one or motor rows of multiturn windings on its circumference which are electrically connected to commutator provided with several closed rings holding contact plates in their bases to ensure coupling with spring-loaded conducting brushes, input terminals, and slip rings for connection to conducting brushes, terminals, and high-frequency generator. EFFECT: enlarged functional capabilities, improved economic efficiency, energy saving, and sensitivity. 14 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к конструкции электрических машин постоянного тока, электромаховичных двигателей Белашова, генератора Белашова и предназначено для использования в качестве генератора постоянного тока, однофазного или многофазного генератора переменного тока, машины постоянного тока, однофазного или многофазного двигателя переменного тока, питающегося от генератора частот, для использования в любых отраслях народного хозяйства и может быть применено в военных целях. The invention relates to the design of electric DC machines, Belashov electromachate motors, Belashov generator and is intended for use as a direct current generator, single-phase or multiphase alternating current generator, direct current machine, single-phase or multiphase alternating current motor powered by a frequency generator, for use in any sectors of the economy and can be used for military purposes.

Известна многополюсная механическая машина постоянного тока, содержащая установленный на основании станины вал с установленным дисковым ротором, выполненным из непроводящего материала и расположенным с зазором относительно статора, каждый из которых имеет равномерно расположенные по окружности Р полюсов, причем обмотки на диске выполнены в виде секций, при этом секции одной стороны диска смещены относительно секций другой стороны. Статор и ротор установлены с возможностью вращения относительно друг друга (авт.св. СССР N 924799, кл. H 02 K 23/26, 1982 года аналог). Known multi-pole DC mechanical machine containing a shaft mounted on the base of the bed with an installed disk rotor made of non-conductive material and located with a gap relative to the stator, each of which has poles evenly spaced around the circumference P, and the windings on the disk are made in sections, with this section of one side of the disk is offset relative to the sections of the other side. The stator and rotor are mounted to rotate relative to each other (ed. St. USSR N 924799, class H 02 K 23/26, 1982 analog).

Известен генератор Белашова, содержащий индуктор с постоянными магнитами, взаимодействующими с многовитковыми обмотками немагнитного якоря, способного одновременно вырабатывать ЭДС различного рода. Многомодульная конструкция генератора состоит из идентичных взаимозаменяемых частей и деталей ( патент России N 2025871, кл. H 02 K 21/00 аналог). A known Belashov generator containing an inductor with permanent magnets interacting with multi-turn windings of a non-magnetic armature capable of simultaneously generating various types of EMF. The multi-module design of the generator consists of identical interchangeable parts and details (Russian patent N 2025871, CL H 02 K 21/00 analogue).

Известен электромаховичный двигатель Белашова, содержащий статор с корпусом, по окружности которого с внутренней стороны равномерно расположены постоянные подковообразные магниты чередующейся полярности, установленный на валу ротор из немагнитного материала, по окружности ротора равномерно расположены многовитковые обмотки, количество которых ротора соответствует числу постоянных магнитов статора и числу контактных пластин замкнутого коллектора, токопроводящие щетки, подшипники (патент России N 1831751, кл. H 02 K 23/54 прототип). A well-known Belashov electric motor engine containing a stator with a housing, on the circumference of which uniform horseshoe-shaped magnets of alternating polarity are uniformly located on the inside, a rotor made of non-magnetic material mounted on the shaft, multi-turn windings are uniformly located around the rotor circumference, the number of which rotor corresponds to the number of permanent stator magnets and the number contact plates of a closed collector, conductive brushes, bearings (Russian patent N 1831751, CL H 02 K 23/54 prototype).

Цель изобретения повысить КПД, надежность и безопасность электрических машин. Расширить функциональные возможности и область применения многомодульных универсальных электрических машин. Упростить технологию изготовления и ремонта универсальных электрических машин, имеющих полную взаимозаменяемость всех частей и деталей. The purpose of the invention to increase the efficiency, reliability and safety of electrical machines. To expand the functionality and scope of multi-module universal electric machines. To simplify the technology of manufacturing and repair of universal electric machines having full interchangeability of all parts and details.

Сущность технического решения состоит в том, что универсальная электрическая машина содержит статор, выполненный из разъемных частей корпуса, по окружности которого с внутренней стороны равномерно расположена магнитная система из постоянных магнитов чередующейся полярности. Магнитная система, содержащая П-образные магниты, магнитопроводы которых закреплены на внутренних сторонах корпуса, может иметь один или несколько рядов независимых систем возбуждения. Вал, имеющий в одном основании пазы для взаимодействия с другими модулями, и установленный на валу ротор, выполненный из диска, на котором закреплена немагнитная направляющая. Внутри ротора равномерно расположены многовитковые обмотки, электрически связанные с замкнутым коллектором, имеющим контактные пластины, токопроводящими щетками, вводными клеммами и генератором частот. Статор и ротор универсальной электрической машины установлены с возможностью вращения относительно друг друга. The essence of the technical solution lies in the fact that the universal electric machine contains a stator made of detachable parts of the housing, around the circumference of which a magnetic system of alternating polarity permanent magnets is uniformly located on the inside. A magnetic system containing U-shaped magnets, the magnetic circuits of which are fixed on the inner sides of the housing, can have one or more rows of independent excitation systems. A shaft having grooves in one base for interaction with other modules and a rotor mounted on the shaft, made of a disk on which a non-magnetic guide is fixed. Multi-turn windings are electrically connected inside the rotor, electrically connected to a closed collector having contact plates, conductive brushes, input terminals and a frequency generator. The stator and rotor of the universal electric machine are mounted to rotate relative to each other.

На фиг. 1 изображен общий вид универсальной электрической машины; на фиг. 2 изображен разрез модуля А-А; на фиг. 3 изображен разрез модуля Б-Б; на фиг. 4 изображен разрез модуля В-В; на фиг. 5 изображен разрез коллектора Г-Г; на фиг. 6 изображено замкнутое кольцо коллектора с контактными пластинами; на фиг. 7 изображена электрическая схема универсальной электрической машины. In FIG. 1 shows a general view of a universal electric machine; in FIG. 2 shows a section through module AA; in FIG. 3 shows a section of a BB module; in FIG. 4 is a sectional view of module BB; in FIG. 5 shows a section through the G-G collector; in FIG. 6 shows a closed collector ring with contact plates; in FIG. 7 shows an electrical diagram of a universal electric machine.

Универсальная электрическая машина, фиг.1, содержит любое количество модулей 1. Каждый модуль имеет клеммы, размещенные на колодке 2 для подвода или отвода постоянного напряжения, клеммы размещенные на колодке 3 для подвода или отвода переменного напряжения, крышку 4 и вал 5, имеющий шпоночный паз 6. Модуль универсальной электрической машины, фиг.2, содержит статор, выполненный в виде верхней стороны корпуса 7 с проточками 8, 9 и нижней стороны корпуса 10 с проточками 11, 12. На внутренних сторонах корпуса статора равномерно по окружности закреплена магнитная система первого и второго ряда. Магнитная система первого ряда выполнена из П-образных магнитов верхней стороны корпуса 13, взаимодействующих с П-образными магнитами нижней стороны корпуса 14. Магнитная система второго ряда выполнена из П-образных магнитов верхней стороны корпуса 15, взаимодействующих с П-образными магнитами нижней стороны корпуса 16. Постоянные магниты первой и второй магнитной системы установлены с чередующейся полярностью. Между магнитными системами возбуждения первого и второго ряда в воздушном зазоре расположена немагнитная направляющая 17. Внутри немагнитной направляющей размещены многовитковые обмотки первого ряда 18 и многовитковые обмотки второго ряда 19. Ротор машины выполнен в виде диска 20, на котором закреплена немагнитная направляющая 17 при помощи винтов 21. На диске ротора размещены диэлектрические кольца 22 и 23, между которыми расположен коллектор 24. Коллектор закреплен к валу 5 винтами 25. Токопроводящие кольца 26 и 27, размещенные на диэлектрической втулке, закреплены к диску ротора и валу машины скобой 28 при помощи винтов 29. Первое токопроводящее кольцо 26 взаимодействует с подпружиненной щеткой 30. Второе топопроводящее кольцо 27 взаимодействует с подпружиненной щеткой 31. Подпружиненные щетки расположены в диэлектрическом корпусе, который закреплен к съмной крышке 32 винтами 33. Съемная крышка 32 закреплена к нижней стороне корпуса 10 винтами 34 и связана с валом 5 через подшипник 35. Вал 5 имеет пазы 36 для взаимодействия с другими модулями 37. Опорный подшипник 38 взаимодействует с валом и разъемной крышкой 39. Разъемная крышка 39 крепится к верхней стороне корпуса 7 винтами 40. Коллектор 24 взаимодействует с подпружиненной щеткой 41 и 42. Подпружиненные щетки размещены в диэлектрическом корпусе 43, который связан с разъемной крышкой 39 винтами 44. Технологические отверстия 45, расположенные по окружности статора, служат для плавного сведения верхней стороны корпуса 7 с нижней стороной корпуса 10, для связи между собой любого количества модулей, а также могут быть использованы как крепежные отверстия. В проточке 46 разъемной крышки 39 и проточке 47 съемной крышки 32 размещены уплотнительные прокладки. Проточки 8, 9 верхней стороны корпуса 7, фиг.3, закрыты декоративными вставками 48. Проточки 11, 12 нижней стороны корпуса 10 закрыты декоративными вставками 49. Магнитная система возбуждения верхней стороны корпуса и нижней стороны корпуса идентична и состоит из четного или нечетного количества постоянных П-образных магнитов. Магнитопроводы второго ряда 50 магнитной системы 15 с постоянными магнитами, имеющими северный полюс 51 и южный полюс 52, закреплены винтами 53 к верхней стороне корпуса 7. Магнитопроводы второго ряда 54 магнитной системы 16 с постоянными магнитами, имеющими северный полюс 55 и южный полюс, 56 закреплены винтами 57 к нижней стороне корпуса 10. Постоянные магниты верхней стороны корпуса взаимодействуют с постоянными магнитами нижней стороны корпуса. Между постоянными магнитами верхней и нижней стороны корпуса в воздушном зазоре 58 размещена немагнитная направляющая ротора 17, состоящая из жесткости 59, внутри которой размещен каркас 60 с многовитковой обмоткой 19, которая закрыта с внешних сторон пластинами 61. Длина всей окружности универсальной электрической машины разделена на рабочие сектора 62, количество которых зависит от числа полюсов постоянных магнитов, и нерабочие сектора, число которых зависит от количества промежутков между полюсами постоянных магнитов. В рабочем секторе 62, фиг.4, многовитковые обмотки первого ряда 18 и многовитковые обмотки второго ряда 19 с чередующейся последовательностью через коллектор 24 подключаются к источнику напряжения и проходит одновременно между всеми полюсами постоянных магнитов. В нерабочем секторе многовитковые обмотки первого ряда 18 и многовитковые обмотки второго ряда 19 с чередующейся последовательностью через коллектор 24 отключаются от источника напряжения и проходят одновременно между всеми промежутками полюсов постоянных магнитов. Количество рабочих секторов зависит от ширины полюсов магнитов, а количество нерабочих секторов зависит от промежутков между полюсами магнитов. Ширина рабочей части подпружиненных щеток 41 и 42 должна быть равна ширине рабочего сектора 62. Число контактных пластин коллектора 63, 64, 65, 66 равно сумме всех секторов. Коллектор, фиг. 5, собран из четырех идентичных замкнутых колец 67, 68, 69, 70. Первое замкнутое кольцо 67 имеет расчетное количество контактных пластин 63. Второе замкнутое кольцо 68 имеет расчетное количество контактных пластин 64. Третье замкнутое кольцо 69 имеет расчетное количество контактных пластин 65. Четвертое замкнутое кольцо 70 имеет расчетное количество контактных пластин 66. Все замкнутые кольца коллектора разделены диэлектрическими кольцевыми прокладками 71. Первое замкнутое кольцо коллектора 67 через отверстие 72 электрически связано с первым токопроводящим кольцом 26. Второе замкнутое кольцо 68 через отверстие 72 электрически связано со вторым токопроводящим кольцом 27. Токопроводящие кольца 26, 27 размещены в диэлектрическом корпусе 73 и разделены между собой диэлектрической прокладкой 74. Замкнутые кольца коллектора 67, 68, 69, 70, фиг.6, имеют расчетное количество контактных пластин 63, 64, 65, 66 которые разделены между собой диэлектрическими прокладками 75. Количество контактных пластин зависит от числа секторов 62, в которые включены диэлектрические прокладки 75, изолирующие одни контактные пластины от других. Выпрямительный диод 76, фиг.7, необходим для работы многовитковых обмоток ряда 18 и многовитковых обмоток второго ряда 19 универсальной электрической машины от однофазного переменного тока. Генератор частот 77 через многополюсный выключатель 78 электрически связан с токопроводящими кольцами первого ряда 26, 27 замкнутыми кольцами коллектора 67, 68 и многовитковыми обмотками первого ряда 18. В конструкцию универсальной электрической машины можно дополнительно ввести токопроводящие кольца второго ряда 79, 80, которые электрически связаны с подпружиненными щетками 81, 82 замкнутыми кольцами коллектора 69, 70, многовитковыми обмотками второго ряда 19 и многополюсным выключателем 78 генератора частот 77. В зависимости от количества многовитковых обмоток и числа используемых рядов, расположенных на немагнитной направляющей ротора, коллектор универсальной электрической машины может состоять из любого количества замкнутых колец, снабженных контактными пластинами. Каждый ряд многовитковых обмоток ротора должен иметь не менее двух замкнутых кольца коллектора с контактными пластинами, причем для плавного пуска универсальной электрической машины из любого положения многовитковые обмотки первого ряда 18 должны иметь смещение к многовитковым обмоткам второго ряда 19 на один сектор магнитной системы. Число контактных подпружиненных щеток может быть любым, но их количество не должно превышать число контактных пластин. Коллектор универсальной электрической машины 24 может быть объединен для любого количества рядов многовитковых обмоток ротора. Для более эффективного использования магнитных систем статора необходимо использовать только два замкнутых кольца коллектора на каждый ряд многовитковых обмоток, тогда КПД универсальной электрической машины увеличивается и упрощается способ подводки напряжения на контактные пластины коллектора, делая многовитковые обмотки каждого ряда полностью независимыми. Токопроводящие кольца 79, 80 могут быть использованы в универсальной электрической машине для вывода сигнала на измерительное регистрирующее устройство, передающее показания в систему автоматического слежения за периодом вращения вала. Универсальная электрическая машина может быть изготовлена из четного или нечетного количества идентичных модулей любого диаметра. Корпус машины может быть изготовлен из любого прочного материала. Статор машины может содержать один или множество независимых рядов магнитных систем возбуждения. Машина позволяет одновременно вырабатывать ЭДС различного рода и любого количества фаз. Для улучшения температурных характеристик машины и лучшего теплообмена многовитковые обмотки ротора могут быть намотаны на немагнитный каркас, выполненный из теплопроводного материала. Для увеличения прочности немагнитный диск ротора может быть изготовлен из слоистого фольгированного материала, у которого зигзагообразная обмотка выполнена печатным способом. В конструкцию коллектора универсальной электрической машины можно дополнительно ввести электронный коммутатор. Для работы от постоянного тока или переменного в конструкции щеточного механизма универсальной электрической машины можно применить систему автоматического отключения или переключения токопроводящих щеток. При использовании корпуса или частей корпуса статора универсальной электрической машины из магнитного материала, где расположены ряды магнитных систем, там могут отсутствовать магнитопроводы. Немагнитная направляющая дискового ротора универсальной электрической машины может содержать множество независимых рядов многовитковых обмоток. При использовании магнитной системы, состоящей из одного ряда, независимые многовитковые обмотки ротора, размещенные в одном ряду, необходимо сдвинуть между собой на расчетный угол, зависящий от количества используемых фаз. The universal electric machine, figure 1, contains any number of modules 1. Each module has terminals located on block 2 for supplying or removing AC voltage, terminals located on block 3 for supplying or removing AC voltage, cover 4 and shaft 5, which has a keyway groove 6. The universal electric machine module, figure 2, contains a stator made in the form of the upper side of the housing 7 with grooves 8, 9 and the lower side of the housing 10 with grooves 11, 12. On the inner sides of the stator housing is uniformly fixed around the circumference magnetic system of the first and second row. The magnetic system of the first row is made of U-shaped magnets of the upper side of the housing 13, interacting with the U-shaped magnets of the lower side of the housing 14. The magnetic system of the second row is made of U-shaped magnets of the upper side of the housing 15, interacting with the U-shaped magnets of the lower side of the housing 16. Permanent magnets of the first and second magnetic system are installed with alternating polarity. A non-magnetic guide 17 is located between the magnetic excitation systems of the first and second rows in the air gap 17. Inside the non-magnetic guide are multi-turn windings of the first row 18 and multi-turn windings of the second row 19. The rotor of the machine is made in the form of a disk 20 on which the non-magnetic guide 17 is fixed using screws 21 The dielectric rings 22 and 23 are located on the rotor disk, between which the collector 24 is located. The collector is fixed to the shaft 5 by screws 25. The conductive rings 26 and 27, placed on the dielectric the sleeve, fixed to the rotor disk and the machine shaft by a bracket 28 using screws 29. The first conductive ring 26 interacts with the spring-loaded brush 30. The second conductive ring 27 interacts with the spring-loaded brush 31. The spring-loaded brushes are located in the dielectric housing, which is fixed to the removable cover with 32 screws 33. The removable cover 32 is fixed to the lower side of the housing 10 by screws 34 and is connected to the shaft 5 through the bearing 35. The shaft 5 has slots 36 for interacting with other modules 37. The support bearing 38 interacts with the shaft and removable cover 39. The detachable cover 39 is attached to the upper side of the housing 7 by screws 40. The collector 24 interacts with the spring-loaded brush 41 and 42. The spring-loaded brushes are placed in the dielectric housing 43, which is connected to the detachable cover 39 by screws 44. Technological holes 45 located around the circumference stator, are used to smoothly bring together the upper side of the housing 7 with the lower side of the housing 10, to communicate with each other any number of modules, and can also be used as mounting holes. In the groove 46 of the detachable cover 39 and the groove 47 of the removable cover 32 are seals. Grooves 8, 9 of the upper side of the housing 7, FIG. 3, are closed with decorative inserts 48. Grooves 11, 12 of the lower side of the housing 10 are closed with decorative inserts 49. The magnetic excitation system of the upper side of the housing and the lower side of the housing is identical and consists of an even or odd number of constants U-shaped magnets. The magnetic circuits of the second row 50 of the permanent magnet system 15 having the north pole 51 and the south pole 52 are fixed with screws 53 to the upper side of the housing 7. The magnetic circuits of the second row 54 of the permanent magnet magnet system 16 having the north pole 55 and the south pole 56 are fixed screws 57 to the lower side of the housing 10. The permanent magnets of the upper side of the housing interact with the permanent magnets of the lower side of the housing. Between the permanent magnets of the upper and lower sides of the housing in the air gap 58 is a non-magnetic guide of the rotor 17, consisting of a stiffness 59, inside of which there is a frame 60 with a multi-turn winding 19, which is closed on the outside by the plates 61. The entire circumference of the universal electric machine is divided into working sectors 62, the number of which depends on the number of poles of permanent magnets, and non-working sectors, the number of which depends on the number of gaps between the poles of permanent magnets. In the working sector 62, Fig. 4, multi-turn windings of the first row 18 and multi-turn windings of the second row 19 with an alternating sequence through a collector 24 are connected to a voltage source and passes simultaneously between all the poles of the permanent magnets. In the inoperative sector, multi-turn windings of the first row 18 and multi-turn windings of the second row 19 with an alternating sequence through the collector 24 are disconnected from the voltage source and pass simultaneously between all the gaps of the poles of the permanent magnets. The number of working sectors depends on the width of the poles of the magnets, and the number of non-working sectors depends on the gaps between the poles of the magnets. The width of the working part of the spring-loaded brushes 41 and 42 should be equal to the width of the working sector 62. The number of contact plates of the collector 63, 64, 65, 66 is equal to the sum of all sectors. The collector, FIG. 5 is assembled from four identical closed rings 67, 68, 69, 70. The first closed ring 67 has an estimated number of contact plates 63. The second closed ring 68 has an estimated number of contact plates 64. The third closed ring 69 has an estimated number of contact plates 65. Fourth closed ring 70 has an estimated number of contact plates 66. All closed collector rings are separated by dielectric ring spacers 71. The first closed ring of collector 67 is electrically connected through a hole 72 to the first conductors ring 26. The second closed ring 68 is electrically connected through the hole 72 to the second conductive ring 27. The conductive rings 26, 27 are housed in a dielectric housing 73 and separated by a dielectric gasket 74. Closed collector rings 67, 68, 69, 70, FIG. 6 have an estimated number of contact plates 63, 64, 65, 66 which are separated by dielectric spacers 75. The number of contact plates depends on the number of sectors 62, which include dielectric pads 75, which insulate one contact plate s from others. Rectifier diode 76, Fig.7, is necessary for multi-turn windings of row 18 and multi-turn windings of second row 19 of a universal electric machine from single-phase alternating current. The frequency generator 77 through a multi-pole switch 78 is electrically connected to the conductive rings of the first row 26, 27 of the closed collector rings 67, 68 and multi-turn windings of the first row 18. In the design of a universal electric machine, you can additionally introduce conductive rings of the second row 79, 80, which are electrically connected to spring-loaded brushes 81, 82 closed collector rings 69, 70, multi-turn windings of the second row 19 and multi-pole switch 78 of the frequency generator 77. Depending on the number ovyh windings and the number of used rows arranged on a nonmagnetic guide rotor collector universal electrical machine can consist of any number of closed rings, provided with contact plates. Each row of multi-turn windings of the rotor must have at least two closed collector rings with contact plates, and for smooth start-up of a universal electric machine from any position, multi-turn windings of the first row 18 must be offset to multi-turn windings of the second row 19 by one sector of the magnetic system. The number of spring-loaded contact brushes can be any, but their number should not exceed the number of contact plates. The collector of a universal electric machine 24 can be combined for any number of rows of multi-turn rotor windings. For more efficient use of stator magnetic systems, it is necessary to use only two closed collector rings for each row of multi-turn windings, then the efficiency of the universal electric machine increases and the way of supplying voltage to the collector contact plates is simplified, making multi-turn windings of each row completely independent. Conductive rings 79, 80 can be used in a universal electric machine for outputting a signal to a measuring recording device that transmits readings to an automatic tracking system for the period of rotation of the shaft. A universal electric machine can be made of an even or odd number of identical modules of any diameter. The body of the machine can be made of any durable material. The stator of the machine may contain one or many independent rows of magnetic excitation systems. The machine allows you to simultaneously generate EMF of various kinds and any number of phases. To improve the temperature characteristics of the machine and better heat exchange, multi-turn rotor windings can be wound on a non-magnetic frame made of heat-conducting material. To increase the strength of the non-magnetic rotor disk can be made of laminated foil material, in which the zigzag winding is made by printing. An electronic switch can be added to the collector design of a universal electric machine. To work on direct current or alternating in the design of the brush mechanism of a universal electric machine, you can apply a system to automatically turn off or switch conductive brushes. When using the housing or parts of the stator housing of a universal electric machine made of magnetic material, where the rows of magnetic systems are located, there may be no magnetic circuits. The non-magnetic guide of the disk rotor of a universal electric machine may contain many independent rows of multi-turn windings. When using a magnetic system consisting of one row, the independent multi-turn windings of the rotor, placed in one row, must be shifted between each other by the design angle, depending on the number of phases used.

При монтаже, демонтаже верхней или нижней части корпуса статора 7, 10 с установленными магнитными системами возбуждения необходимо соблюдать особую осторожность и пользоваться только специальным приспособлением. When mounting, dismantling the upper or lower part of the stator housing 7, 10 with installed magnetic excitation systems, special care must be taken and only use a special device.

Работает универсальная электрическая машина следующим образом. A universal electric machine operates as follows.

После подачи постоянного напряжения на первую клемму колодки 2 постоянный ток положительной полярности через подпружиненную щетку 41 поступает на контактные пластины 63 первого замкнутого кольца 67, многовитковые обмотки первого ряда 18 (фаза 1), имеющие последовательное или параллельное электрическое соединение, и далее через второе замкнутое кольцо 68, контактные пластины 64, подпружиненную щетку 42 возвращается на вторую клемму колодки 2. В результате взаимодействия тока, протекающего по проводникам первого ряда многовитковых обмоток 18, с магнитным полем множества полюсов постоянных магнитов первого ряда системы возбуждения создается вращающий момент на валу ротора. Потом постоянный ток положительной полярности через подпружиненную щетку 41 поступает на контактные пластины 65 третьего замкнутого кольца 69, многовитковые обмотки второго ряда 19 (фаза 2), имеющие последовательное или параллельное электрическое соединение, и далее через четвертое замкнутое кольцо 70, контактные пластины 66, подпружиненную щетку 42 возвращается на вторую клемму колодки 2. В результате взаимодействия тока, протекающего по проводникам многовитковых обмоток первого и второго ряда, с магнитным полем множества полюсов постоянных магнитов первого и второго ряда системы возбуждения и непрерывным чередующимся переключением многовитковых обмоток при помощи коллектора 24 создается постоянный вращающийся момент на валу 5. После достижения заданного количества оборотов и для предотвращения износа подпружиненных щеток 41, 42, контактных пластин 63, 64, 65, 66 дальнейшую работу универсальной электрической машины можно осуществлять от генератора частот 77. Переменное напряжение, создаваемое генератором частот, через выключатель 78 подается на токопроводящее кольцо 26, электрически связанное с замкнутым кольцом 67, и токопроводящее кольцо 27, электрически связанное с замкнутым кольцом 68. Дальнейшая работа универсальной электрической машины может осуществляться от переменного напряжения генератора, частота которого зависит от количества полюсов магнитной системы первого ряда и количества оборотов машины. В универсальную электрическую машину можно дополнительно установить токопроводящие кольца 79, 80, электрически связанные с подпружиненными щетками 81, 82, замкнутыми кольцами коллектора 69, 70 и многовитковыми обмотками второго ряда 19, которые позволяет осуществить работу второго ряда многовитковых обмоток от переменного напряжения генератора частот. Для вращения электрической машины от однофазного переменного тока необходимо перед клеммой колодки 2 ввести диод 76. Порог чувствительности электрических машин данного класса, работающих от источника постоянного или однофазного переменного напряжения, при котором происходит устойчивое непрерывное вращение ротора, не превышает одного вольта, поэтому целесообразно использовать данные типы машин от источника солнечных батарей. Для использования электрической машины в качестве генератора постоянного тока необходимо привести во вращение вал 5. В результате взаимодействия многовитковых обмоток ротора с магнитной системой возбуждения первого и второго ряда вырабатывается ЭДС, которая поступает через замкнутые кольца 67, 68, 69, 70, контактные пластины 63, 64, 65, 66, подпружиненные щетки 41, 42 на клеммы колодки 2 для отвода постоянного напряжения. При использовании универсальной электрической машины в качестве однофазного генератора переменного напряжения потребителю достаточно подключится к клеммам колодки 3, которые электрически связаны с токопроводящими щетками 30, 31, и отводить ЭДС переменного напряжения, частота которого будет зависеть от периода вращения навала 5 и количества постоянных магнитов в магнитной системе статора. При необходимости вторую фазу переменного напряжения можно получить через подпружиненные щетки 81, 82, которые электрически связаны с токопроводящими кольцами 79, 80, замкнутыми кольцами 69, 70 и многовитковыми обмотками второго ряда 19. Универсальные электрические машины данного класса можно выпускать с любым количеством фаз. Многомодульная конструкция универсальных электрических машин позволяет упростить технологию их изготовления и ремонта, позволяет добиться полной взаимозаменяемости всех частей и деталей, а также избавить потребителя от проблем, связанных с использованием различных источников напряжения при работе машин разного класса. Универсальные электрические машины для своей работы могут использовать источники напряжения любого рода, а также их сочетание. При работе универсальных электрических машин можно в широких пределах варьировать применение любого тока и любого напряжения за счет параллельного или последовательного соединения модулей. After applying a constant voltage to the first terminal block 2, direct current of positive polarity through a spring-loaded brush 41 enters the contact plates 63 of the first closed ring 67, multi-turn windings of the first row 18 (phase 1) having a series or parallel electrical connection, and then through the second closed ring 68, contact plates 64, a spring-loaded brush 42 returns to the second terminal of shoe 2. As a result of the interaction of the current flowing through the conductors of the first row of multi-turn windings 18, with m The magnetic field of the set of poles of permanent magnets of the first row of the excitation system creates a torque on the rotor shaft. Then, direct current of positive polarity through the spring-loaded brush 41 is supplied to the contact plates 65 of the third closed ring 69, multi-turn windings of the second row 19 (phase 2) having a series or parallel electrical connection, and then through the fourth closed ring 70, contact plates 66, the spring-loaded brush 42 returns to the second terminal block 2. As a result of the interaction of the current flowing through the conductors of multi-turn windings of the first and second row, with the magnetic field of many constant poles magnets of the first and second row of the excitation system and continuous alternating switching of multi-turn windings using the collector 24 creates a constant torque on the shaft 5. After reaching the specified number of revolutions and to prevent wear of the spring-loaded brushes 41, 42, contact plates 63, 64, 65, 66 further the universal electric machine can be operated from a frequency generator 77. The alternating voltage generated by the frequency generator is supplied through a switch 78 to a conductive ring 26, electric cally connected with a closed ring 67, and a conductive ring 27 is electrically connected with a closed ring 68. Further work universal electrical machine may be performed by the alternating voltage generator, the frequency of which depends on the number of poles of the magnetic system of the first row and the number of revolutions of the machine. Conducting rings 79, 80, electrically connected with spring-loaded brushes 81, 82, closed collector rings 69, 70 and multi-turn windings of the second row 19, which allows the second row of multi-turn windings from an alternating voltage of the frequency generator, can be additionally installed in a universal electric machine. To rotate an electric machine from a single-phase alternating current, it is necessary to insert a diode 76 in front of the terminal block 2. The sensitivity threshold of electric machines of this class, operating from a constant or single-phase alternating voltage source, at which a steady continuous rotation of the rotor occurs, does not exceed one volt; types of cars from a solar source. To use an electric machine as a direct current generator, it is necessary to rotate shaft 5. As a result of the interaction of multi-turn windings of the rotor with a magnetic excitation system of the first and second row, an EMF is generated, which enters through closed rings 67, 68, 69, 70, contact plates 63, 64, 65, 66, spring-loaded brushes 41, 42 on the terminal blocks 2 for removal of DC voltage. When using a universal electric machine as a single-phase alternating voltage generator, it is enough for the consumer to connect to the terminal blocks 3, which are electrically connected to the conductive brushes 30, 31, and to remove the alternating voltage EMF, the frequency of which will depend on the rotation period of the bulk 5 and the number of permanent magnets in the magnetic stator system. If necessary, the second phase of the alternating voltage can be obtained through spring-loaded brushes 81, 82, which are electrically connected to conductive rings 79, 80, closed rings 69, 70 and multi-turn windings of the second row 19. Universal electric machines of this class can be produced with any number of phases. The multi-module design of universal electric machines allows us to simplify the technology of their manufacture and repair, allows for complete interchangeability of all parts and details, and also saves the consumer from problems associated with the use of various voltage sources when operating machines of different classes. Universal electrical machines for their work can use any kind of voltage sources, as well as their combination. When operating universal electric machines, it is possible to vary widely the application of any current and any voltage due to parallel or serial connection of modules.

Изобретение позволяет создать новое направление универсальных, экономичных машин, позволяющих работать от любого рода источника напряжения в качестве машины постоянного тока, однофазного или многофазного двигателя переменного тока, генератора постоянного тока и генератора переменного тока, состоящего из любого количества фаз. The invention allows you to create a new direction of universal, economical machines that allow you to work from any kind of voltage source as a DC machine, single-phase or multiphase AC motor, DC generator and alternator, consisting of any number of phases.

Claims

1. A universal electric machine containing modules, each of which contains a stator with a housing, around the circumference of which there is a magnetic system of permanent magnets of alternating polarity on the inside, a rotor mounted on the shaft, made of a disk on which a non-magnetic guide is fixed, inside which are evenly spaced multi-turn windings, a closed collector made in the form of rings with contact plates, conductive brushes and bearings, characterized in that the permanent magnets are made n-shaped U-shaped, the magnetic circuits of which are fixed on the inner sides of the stator housing, the upper side of the housing contains a detachable cover on which conductive brushes are placed, the rolling elements associated with a shaft having grooves designed for the modules to interact with each other, the lower side of the stator housing a removable cover on which conductive brushes are placed, interacting with additionally introduced conductive rings fixed through dielectric pads on the rotor disk and an insulating associated with the collector rings.

2. The machine according to claim 1, characterized in that the magnetic system is divided into sectors and the windings of each row are offset by one sector of the magnetic system.

3. The machine according to claim 1, characterized in that the magnetic system contains independent rows of magnets.

4. The machine according to claim 1, characterized in that the disk rotor contains independent rows of multi-turn windings.

5. The machine according to claim 1, characterized in that the multi-turn windings are wound on a non-magnetic material having high thermal conductivity.

6. The machine according to claim 1, characterized in that each winding is made in a zigzag printed manner from a foil polymer film.

7. The machine according to claim 1, characterized in that it comprises a tracking and indication system for the period of rotation of the shaft.

8. The machine according to claim 1, characterized in that the collector is designed so that for each phase of the alternating current there are two rings with contact plates.

9. The machine according to claim 1, characterized in that it contains a system for disconnecting and switching conductive brushes.

10. The machine according to claim 1, characterized in that in the places of attachment of the magnetic systems on the outside of the housing grooves are made for seals and decorative covers.

11. The machine according to claim 1, characterized in that the brushes are spring loaded.

12. The machine according to claim 1, characterized in that the electronic switch is installed in the collector circuit.

13. The machine according to claim 1, characterized in that the windings located in the same row are offset from each other.

14. The machine according to claim 1, characterized in that the stator housing is made of magnetic material.