RU2284629C2

RU2284629C2 - Unipolar overhung brushless direct-current generator

Info

Publication number: RU2284629C2
Application number: RU2004101910/09A
Authority: RU
Inventors: Алексей Николаевич Филиппов (RU); Алексей Николаевич Филиппов; Николай Григорьевич Ермилов (RU); Николай Григорьевич Ермилов
Original assignee: Алексей Николаевич Филиппов
Priority date: 2004-01-21
Filing date: 2004-01-21
Publication date: 2006-09-27
Also published as: RU2004101910A

Abstract

FIELD: electrical engineering; unipolar overhung brushless electrical machine manufacture.

SUBSTANCE: proposed unipolar overhung brushless generator that incorporates provision for mechanical control and visual observation of air gap and has fixed split circular armature core with slots to receive armature winding, overhung rotating inductor exciting cores, and fan is characterized in that its field circuit incorporates radial and circular electromagnets; like poles of the latter and overhung magnetic cores of both inductors are facing through air gap magnetic cores carrying armature winding which provides for constant residual magnetism in overhung cores of both inductors thereby contributing to generator excitation; field circuit is provided with two brush-contact assemblies incorporating current-collecting brushes and nonsplit slip rings. This generator can be used for power generation at electric and hydroelectric power stations, long-distance dc heavy-power transmission lines of high economic efficiency, dispensing with voltage step-up substations and high-cost ac-to-dc converters. Generators used for long-distance power transmission lines are connected in series to the latter. This machine can be used in industry both as generator and as motor in electrified transport, wind-electric power installations, electric welding, electrolysis, as power supplies for computer hardware and computers, storage battery chargers, stand-by power supplies for automation and lighting systems.

EFFECT: enhanced power output and cooling efficiency, enlarged functional capabilities and service life.

4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано в производстве машин постоянного тока.The invention relates to electrical engineering and can be used in the manufacture of DC machines.

Известное устройство торцового двигателя [1] по авторскому свидетельству СССР № 129715, 1960 г. имеет для возбуждения постоянные магниты и малую мощность. Кроме того, при торцовом устройстве двигатель не обеспечен возможностью механического регулирования и визуального наблюдения величины воздушного зазора.The known device of the mechanical motor [1] according to the author's certificate of the USSR No. 129715, 1960 has permanent magnets and low power for excitation. In addition, with the end device, the engine is not provided with the possibility of mechanical regulation and visual observation of the air gap.

Указанные недостатки аналога ограничивают предел выдаваемой мощности и технический ресурс работы двигателя.These disadvantages of the analogue limit the output power and the technical resource of the engine.

Лучшим вариантом аналога, избранным в качестве прототипа [2] является самовозбуждающийся бесколлекторный генератор постоянного тока по патенту № 2124799, прототипом для которого тоже служит униполярный генератор, но который хоть и содержит для возбуждения постоянные магниты, но может выдавать несколько большую мощность, но не более 10 кВт.The best alternative, selected as a prototype [2] is a self-excited brushless DC generator according to patent No. 2124799, the prototype for which is also a unipolar generator, but which although contains permanent magnets for excitation, can produce somewhat more power, but no more 10 kW

Недостатками прототипа являются: малая мощность, отсутствие возможности механического регулирования и визуального наблюдения величины воздушного зазора, вентилятор на валу ротора генератора ограничивает эффективность охлаждения при торцовом устройстве генератора, неподвижный раздвоенный кольцевой магнитопровод якоря с аксиальными и коаксиальными пазами для укладки обмотки якоря служит для создания магнитной цепи, но не введен в электрическую схему обмотки якоря, которая выполнена только в последовательном исполнении, без параллельных ветвей. Указанные недостатки прототипа снижают его эксплуатационную надежность и технический ресурс.The disadvantages of the prototype are: low power, the lack of mechanical control and visual observation of the air gap, the fan on the shaft of the generator rotor limits the cooling efficiency at the generator end face, the fixed bifurcated annular armature magnetic circuit with axial and coaxial grooves for laying the armature winding serves to create a magnetic circuit , but not entered into the electrical circuit of the armature winding, which is made only in serial execution, without parallel flax branches. These disadvantages of the prototype reduce its operational reliability and technical resource.

С целью повышения величины выдаваемой мощности, эксплуатационной надежности и технического ресурса генератора путем обеспечения возможности механического регулирования и визуального наблюдения величины воздушного зазора, повышения эффективности охлаждения генератора и расширения функции неподвижного раздвоенного кольцевого магнитопровода якоря для создания многовитковой последовательно-параллельной обмотки якоря предлагается внести следующие изменения в устройстве прототипа, содержащего неподвижный раздвоенный кольцевой магнитопровод якоря с пазами для укладки обмотки якоря, вращающиеся торцовые магнитопроводы индукторов для возбуждения и вентилятор, отличающийся тем, что в схеме возбуждения генератора установлены радиальные электромагниты и круговые электромагниты, при этом вращающиеся на валу ротора генератора торцовые магнитопроводы обоих индукторов вместе с радиальными и круговыми электромагнитами обращены встречно через воздушный промежуток одноименными полюсами к магнитопроводам с обмоткой якоря, что обеспечивает в торцовых магнитопроводах обоих индукторов постоянное наличие остаточного магнетизма, способствующего возбуждению генератора, при этом схема возбуждения снабжена двумя щеточно-контактными узлами, включающими щетками токосъема, и неразрезные контактные кольца, в узле крепления торцовых магнитопроводов обоих индукторов к валу ротора генератора установлены ферромагнитные шайбы для обеспечения возможности механического регулирования величины воздушного зазора, на торцовых участках магнитопроводов обоих индукторов установлены вентиляционные лопасти для повышения эффективности охлаждения генератора, раздвоенный кольцевой магитопровод якоря, к которому через воздушные промежутки обращены одноименными полюсами торцовые магнитопроводы обоих индукторов, образует вместе с якорной обмоткой, уложенной в его аксиальных и коаксиальных пазах, тороидальную катушку с двумя разделенными друг от друга воздушным промежутком кольцевыми магнитопроводами прямоугольного сечения, выполненными в цельном исполнении с перемычкой из ферромагнитного токопроводящего материала, на внешнем диаметре торцовых магнитопроводов якоря для намотки кольцевой обмотки якоря выполнены коаксиальные пазы в двойном исполнении, то есть одни пазы расположены параллельно оси ротора, а другие выполнены с шагом до следующего аксиального паза, при этом магнитопроводы с обмоткой якоря обеспечены электрической изоляцией от корпуса генератора изоляционными прокладками, а раздвоенный кольцевой магнитопровод якоря, в теле магнитопроводов которого образовано множество размещенных по радиусу параллельных ветвей в цепи обмотки якоря, введен в электрическую схему обмотки якоря, выполненной многовитковой в последовательно-параллельном исполнении.In order to increase the output power, operational reliability and technical resource of the generator by providing the possibility of mechanical regulation and visual observation of the air gap, increasing the cooling efficiency of the generator and expanding the function of the fixed bifurcated annular armature magnetic circuit to create a multi-turn series-parallel armature winding, the following changes are proposed: the device prototype containing a fixed bifurcated annular ma armature duct with grooves for laying the armature winding, rotating end magnetic circuits of the inductors for excitation and a fan, characterized in that radial electromagnets and circular electromagnets are installed in the generator excitation circuit, while the end magnetic circuits of both inductors rotating on the shaft of the generator rotor together with radial and circular electromagnets facing opposite through the air gap by the same poles to the magnetic cores with the armature winding, which provides in the end magnetic cores of both inductors there is a constant presence of residual magnetism, which contributes to the excitation of the generator, while the excitation circuit is equipped with two brush-contact assemblies, including current collector brushes, and continuous contact rings, ferromagnetic washers are installed in the attachment unit of the end magnetic circuits of both inductors to the generator rotor shaft to enable mechanical regulation air gap, ventilation blades are installed on the end sections of the magnetic circuits of both inductors As regards the cooling efficiency of the generator, the bifurcated annular armature magnet core, to which the end magnetic circuits of both inductors face the same poles through the air gaps, forms, together with the armature winding laid in its axial and coaxial grooves, a toroidal coil with two annular rectangular magnetic conductors separated from each other by the air gap cross-sections made in one piece with a jumper of ferromagnetic conductive material on the outer diameter of the end coaxial grooves in the double armature are made for the winding of the annular winding of the armature, that is, some grooves are parallel to the axis of the rotor, and the others are made in increments to the next axial groove, while the magnetic circuits with the armature winding are provided with electrical insulation from the generator housing with insulating spacers, and the forked An annular magnetic circuit of the armature, in the body of the magnetic circuit of which there are many parallel branches arranged along the radius in the armature winding circuit, is inserted into the electrical circuits armature winding multiturn performed in a series-parallel execution.

На фиг.1 представлен в продольном разрезе общий вид предлагаемого устройства униполярного бесколлекторного торцового генератора постоянного тока, содержащего неподвижный раздвоенный кольцевой магнитопровод якоря 1 с пазами 18, 18', 18'' (см. также фиг.2) для укладки кольцевой обмотки якоря 2, 11, 12, на валу ротора генератора 7 вращающиеся торцовые магнитопроводы обоих индукторов 3 с радиальными электромагнитами 4 и круговыми электромагнитами 6 с соответствующей ориентировкой их полярности с целью создания замкнутой магнитной цепи. Магнитный поток от северного полюса радиального электромагнита 4 проходит по магнитопроводу якоря 1, пересекает воздушный зазор и по телу ротора уходит к южному полюсу кругового электромагнита 6, затем от северного полюса кругового электромагнита 6 уходит по магнитопроводу индуктора 3 к южному полюсу радиального электромагнита 4 и цепь замыкается (на чертеже она показана пунктирными линиями, а направление потока - указательными стрелками), два щеточно-контактных узла с неподвижными щетками токосъема 15 и вращающимися неразрезными контактными кольцами 16, в узле крепления вращающихся торцовых магнитопроводов обоих индукторов к валу 7 ротора генератора установлены ферромагнитные шайбы 8 для обеспечения возможности механического регулирования величины воздушного зазора, а в корпусе генератора 20 образованы смотровые окна 9, на вращающихся торцовых магнитопроводах обоих индукторов установлены вентиляционные лопасти 5 для повышения эффективности охлаждения генератора, а в боковых подшипниковых щитах 19 образованы вентиляционные прорези 10, перемычка 14 из ферромагнитного токопроводящего материала между разделенными друг от друга воздушным промежутком неподвижными раздвоенными кольцевыми магнитопроводами якоря прямоугольного сечения, выполненными с ней в цельном исполнении, коаксиальные пазы 18' и 18'' (см. фиг.2) на внешнем диаметре неподвижных раздвоенных кольцевых магнитопроводов якоря, для намотки кольцевой обмотки якоря, выполнены в двойном исполнении, то есть одни пазы 18' расположены параллельно оси ротора, а другие 18'' выполнены с шагом до следующего аксиального паза 18 (см. фиг.2), неподвижные раздвоенные кольцевые магнитопроводы якоря 1 с кольцевой обмоткой якоря 2, 11, 12 обеспечены электрической изоляцией от корпуса 20 генератора изоляционными прокладками 13 и введены в электрическую схему обмотки 2, 11, 12 якоря, выполненной многовитковой в последовательно-параллельном исполнении.Figure 1 presents in longitudinal section a General view of the proposed device unipolar brushless end-face DC generator containing a stationary bifurcated annular magnetic core of the armature 1 with grooves 18, 18 ', 18' '(see also figure 2) for laying the ring winding of the armature 2 , 11, 12, on the rotor shaft of the generator 7, rotating end magnetic circuits of both inductors 3 with radial electromagnets 4 and circular electromagnets 6 with the corresponding orientation of their polarity in order to create a closed magnetic circuit. The magnetic flux from the north pole of the radial electromagnet 4 passes through the magnetic circuit of the armature 1, crosses the air gap and moves along the rotor body to the south pole of the circular electromagnet 6, then leaves the north pole of the circular electromagnet 6 along the magnetic circuit of inductor 3 to the south pole of the radial electromagnet 4 and the circuit closes (in the drawing, it is shown in dashed lines, and the flow direction is indicated by the arrow arrows), two brush-contact assemblies with fixed current collector brushes 15 and rotating continuous contacts ferrules 16, in the attachment point of the rotating end magnetic circuits of both inductors to the shaft 7 of the generator rotor, ferromagnetic washers 8 are installed to allow mechanical adjustment of the air gap, and inspection windows 9 are formed in the generator housing 20, ventilation blades 5 are installed on the rotating end magnetic circuits of both inductors 5 to increase the cooling efficiency of the generator, and in the side bearing shields 19 are formed ventilation slots 10, a jumper 14 of ferromagnetic current of the conductive material between the stationary separated bifurcated annular magnetic cores of an anchor of rectangular cross section, separated from each other by the air gap, made with it in one piece, coaxial grooves 18 'and 18' '(see figure 2) on the outer diameter of the fixed bifurcated annular magnetic circuits of the armature, for winding the annular winding of the armature, are made in double execution, that is, one groove 18 'are parallel to the axis of the rotor, and the other 18' 'is made in increments to the next axial groove 18 (see Fig. 2), fixed bifurcated annular magnetic circuits of the armature 1 with the annular winding of the armature 2, 11, 12 are provided with electrical insulation from the generator housing 20 with insulating spacers 13 and are introduced into the electrical circuit of the armature winding 2, 11, 12 made in multi-turn in p series-parallel execution.

На фиг.2 представлен в условно разделенном виде неподвижный раздвоенный кольцевой магнитопровод якоря 1 и многовитковая последовательно-параллельная электрическая схема обмотки якоря 2, 11, 12, так как на чертеже фиг.1 ее изобразить невозможно, аксиальные участки 11, 2 и коаксиальные участки 12, 2 изображены на чертеже линиями, а неподвижный раздвоенный кольцевой магнитопровод якоря 1, к которому через воздушные промежутки обращены одноименными полюсами вращающиеся торцовые магнитопроводы обоих индукторов, образуют вместе с якорной обмоткой 2, 11, 12, уложенной в его аксиальных и коаксиальных пазах 18', 18'', тороидальную катушку с двумя разделенными друг от друга воздушным промежутком, кольцевыми магнитопроводами прямоугольного сечения, выполненными в цельном исполнении с перемычкой 14 из ферромагнитного токопроводящего материала, а тело неподвижного раздвоенного кольцевого магнитопровода якоря 1, в котором образовано множество размещенных по радиусу параллельных ветвей в цепи обмотки якоря, введено в электрическую схему обмотки 2, 11, 12 якоря, выполненной многовитковой в последовательно-параллельном исполнении, а соединительные электрические контакты на чертеже (фиг.1 и фиг.2) обозначены цифрой 17.Figure 2 shows a conditionally divided form of a fixed bifurcated annular magnetic core of the armature 1 and a multi-turn series-parallel electrical circuit of the armature winding 2, 11, 12, since it is impossible to depict it in the drawing of figure 1, axial sections 11, 2 and coaxial sections 12 , 2 are depicted in the drawing by lines, and the fixed bifurcated annular magnetic circuit of the armature 1, to which the rotating magnetic circuits of both inductors face the same poles through the air gaps, form together with the anchor winding 2, 11, 12, laid in its axial and coaxial grooves 18 ', 18' ', a toroidal coil with two air gap separated from each other, rectangular magnetic circuits made in one piece with a jumper 14 made of ferromagnetic conductive material, and the body is stationary bifurcated an annular magnetic circuit of the armature 1, in which a plurality of parallel branches arranged along the radius in the armature winding circuit are formed, is introduced into the electrical circuit of the armature winding 2, 11, 12, made multi-turn in the subsequent Tel'nykh-parallel execution, and connecting the electrical contacts in the drawing (Figures 1 and 2) denoted by the number 17.

При работе генератора ЭДС в аксиальной части 11 обмотки якоря 2 будет возникать по закону электромагнитной индукции в трактовке М. Фарадея E=BLV, т.е. общеизвестно, что «Принцип действия всех вращающихся электрических машин основан на законе электромагнитной индукции E=BLV и законе электромагнитных механических сил (Закон Ампера) F=BLI.» (см. А.А.Глебович, Л.П.Шичков. Электрические машины и основы электропривода. Москва, ВО «Агропромиздат», 1989 г. стр.4). Возникновение ЭДС в аксиально уложенных участках 11 обмотки якоря 2 будет обусловлено разной окружной линейной скоростью пересечения поверхностей проводников, хоть и не изменяемым магнитным потоком, но с разной скоростью, т.к. точки поверхности проводников, находящихся ближе к оси вала генератора, будут пересекаться магнитным потоком с меньшей скоростью, чем в точках поверхностей этих же проводников, находящихся в удалении от оси ротора, тогда E=BL(V₂-V₁), т.к. V₂ всегда будет больше V₁, то и ЭДС не будет равна нулю. Такое положение в участках 12 обмотки якоря 2, уложенных коаксиально, по внутреннему диаметру неподвижного раздвоенного кольцевого магтатопровода якоря не проявляется, т.к. они пересекаются неизменяемым магнитным потоком и при равной окружной линейной скорости во всех точках поверхности проводника, а сама поверхность этих проводников становится эквипотенциальной, т.е. поверхностью равного потенциала U(XYZ)=Const. Вдоль любой линии на этой поверхности имеем:

Следовательно: E=BL(V₂-V₁)=0, т.к. V₂=V₁ (см. Л.Р.Нейман и П.А.Калантаров, ТОЭ, ч.1, Москва-Ленинград, ГЭИ, 1959 г., стр.40 и 90). Совершенно другая картина обнаруживается, если мы рассмотрим положение с коаксиальными участками 12 обмотки 2, расположенными в коаксиальных пазах по внешнему диаметру неподвижного раздвоенного кольцевого магнитопровода якоря, т.к. они расположены в продольной линии магнитного потока индукторов, т.е. силовые линии проходят вдоль оси соединительных проводников и не будут пересекать их в поперечном направлении, тогда выражение E=BL(V₂-V₁)=0, т.к. V₂=0 и V₁=0.When the EMF generator is operating in the axial part 11 of the armature winding 2, it will arise according to the law of electromagnetic induction in the interpretation of M. Faraday E = BLV, i.e. it is well known that "The principle of operation of all rotating electrical machines is based on the law of electromagnetic induction E = BLV and the law of electromagnetic mechanical forces (Ampere's Law) F = BLI." (see A.A. Glebovich, L.P. Shichkov. Electric machines and fundamentals of electric drive. Moscow, VO Agropromizdat, 1989, p. 4) The emergence of EMF in the axially laid sections 11 of the armature winding 2 will be due to different peripheral linear velocity of the intersection of the surfaces of the conductors, albeit not variable magnetic flux, but at different speeds, because surface points of conductors closer to the axis of the generator shaft will intersect with magnetic flux at a lower speed than at surface points of the same conductors that are remote from the rotor axis, then E = BL (V ₂ -V ₁ ), because V ₂ will always be greater than V ₁ , then the EMF will not be zero. This situation in the sections 12 of the winding of the armature 2, laid coaxially, does not appear along the inner diameter of the fixed bifurcated annular magnet core conductor, because they intersect with unchanged magnetic flux and at equal circumferential linear velocity at all points of the surface of the conductor, and the surface of these conductors becomes equipotential, i.e. surface of equal potential U (XYZ) = Const. Along any line on this surface we have:

Therefore: E = BL (V ₂ -V ₁ ) = 0, because V ₂ = V ₁ (see L.R. Neumann and P.A. Kalantarov, TOE, part 1, Moscow-Leningrad, SEI, 1959, pp. 40 and 90). A completely different picture is revealed if we consider the position with the coaxial sections 12 of the winding 2 located in the coaxial grooves along the outer diameter of the fixed bifurcated annular magnetic circuit of the armature, because they are located in the longitudinal line of the magnetic flux of the inductors, i.e. power lines pass along the axis of the connecting conductors and will not cross them in the transverse direction, then the expression E = BL (V ₂ -V ₁ ) = 0, because V ₂ = 0 and V ₁ = 0.

Известно, что при движении проводника вдоль линий магнитного поля ЭДС не образуется (см. П.Г.Федосеев. Электротехника, М.: Искусство, 1953 г., стр.168).It is known that when the conductor moves along the lines of the magnetic field, EMF is not formed (see P.G. Fedoseev. Electrical Engineering, Moscow: Art, 1953, p. 168).

Предлагаемое устройство генератора является торцовым, одноименнополюсным, т.е. униполярным и работает на принципе униполярной индукции - «Возникновение ЭДС индукции в намагниченном теле, движущемся под некоторым углом к оси намагничивания», т.е. E=BLVSinα, но в предлагаемом устройстве генератора пересечение магнитным потоком поверхности проводников обмотки якоря происходит под прямым углом, тогда Sinα будет равен единице или E=BLVSin90°=BLV (см. П.Г.Федосеев. Электротехника. М., Искусство, 1953 г., стр.208) (см. Москва, Издательство «Большая Российская Энциклопедия», 1998 г., стр.1251). Характерной особенностью нового устройства униполярного генератора постоянного тока (см. патенты № 2031517, 2044386, 2095924 и 2124799) является то, что благодаря его постоянной одноименнополюсности в процессе его работы, будет обеспечиваться постоянное наличие остаточного магнетизма в ферромагнитных магнитопроводах якоря и индукторов, что будет способствовать возбуждению, т.е. если выключить электрический ток в обмотке электромагнитов, которые имеют ферромагнитные сердечники, то их намагничивание останавливается, но сердечники не теряют полностью магнитные свойства - это явление называется остаточным магнитизмом, которое при очередном включении тока увеличивает магнитную насыщаемость, что при одноименнополюсности генератора способствует его возбуждению (см. П.Г.Федосеев. Электротехника. Издание М.: «Искусство», 1953 г., стр.162). «Магнитная индукция, сохраняющаяся в ферромагнетике после снятия поля (когда Н=0), называется остаточной магнитной индукцией» (см. Н.И.Кошкин, М.Г.Ширкевич. Справочник по элементарной физике. М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1988 г., стр.142).The proposed device of the generator is a face, the same pole, i.e. unipolar and works on the principle of unipolar induction - “The emergence of EMF induction in a magnetized body moving at an angle to the axis of magnetization”, i.e. E = BLVSinα, but in the proposed generator device, the magnetic flux intersection of the surface of the armature winding conductors occurs at right angles, then Sinα will be equal to unity or E = BLVSin90 ° = BLV (see P.G. Fedoseev. Electrical Engineering. M., Art, 1953 city, p. 208) (see Moscow, Big Russian Encyclopedia Publishing House, 1998, p. 1251). A characteristic feature of the new device of a unipolar direct current generator (see patents No. 2031517, 2044386, 2095924 and 2124799) is that due to its constant polarity during its operation, the permanent presence of residual magnetism in the ferromagnetic magnetic circuits of the armature and inductors will be ensured, which will contribute to excitation, i.e. if you turn off the electric current in the winding of electromagnets that have ferromagnetic cores, then their magnetization stops, but the cores do not completely lose their magnetic properties - this phenomenon is called residual magnetism, which, when the current is turned on again, increases magnetic saturation, which contributes to its excitation when the generator is of the same polarity (see P.G. Fedoseev. Electrical Engineering. Edition M.: "Art", 1953, p. 162). “Magnetic induction that persists in a ferromagnet after removing the field (when H = 0) is called residual magnetic induction” (see N.I. Koshkin, M.G.Shirkevich. Handbook of Elementary Physics. M.: Science, Main Edition of Physics -mathematical literature, 1988, p. 142).

Фактически устройство генератора с независимым возбуждением представлено двумя генераторами, работающими на одну обмотку якоря. Это видно по тому, что имеются два индуктора, два щеточно-контактных узла с щетками токосъема и неразрезными контактными кольцами в схеме возбуждения. Кольцевая обмотка якоря неподвижна. Постоянный электрический ток образуется без средств коммутации и при отсутствии щеточно-контактных узлов в обмотке якоря. Встречное направление магнитных потоков от индукторов не имеет отрицательных последствий, т.к. магнитные цепи индукторов разделены воздушным промежутком. Кроме того, прямое противостояние в пространстве одноименных полюсов электромагнитов от обоих индукторов исключено, т.к. они располагаются со смещением в пространстве друг относительно друга.In fact, the device of the generator with independent excitation is represented by two generators operating on one armature winding. This is evident from the fact that there are two inductors, two brush-contact units with current collection brushes and continuous contact rings in the excitation circuit. The annular winding of the anchor is stationary. Direct electric current is generated without switching means and in the absence of brush-contact nodes in the armature winding. The opposite direction of magnetic flux from the inductors has no negative consequences, because the magnetic circuits of the inductors are separated by an air gap. In addition, a direct opposition in the space of the same poles of electromagnets from both inductors is excluded, because they are offset in space relative to each other.

Генератор может быть изготовлен при современном уровне электромашиностроения мощностью до 10 тыс. кВт и напряжением 10 кВ. Расширяется область использования машины как в качестве генератора, так и в качестве двигателя в промышленности, а именно в электрифицированном транспорте, электроснабжении компьютерной и электронной аппаратуры, для электросварки, электролиза, зарядки аккумуляторных батарей, производства электроэнергии на электростанциях, в ветроустановках, а также для дальних электропередач больших мощностей на постоянном токе с высоким технико-экономическим эффектом, так как исключается строительство повышающих напряжение подстанций и дорогостоящих преобразующих устройств для перевода переменного тока в постоянный. В пунктах приема будут широко использоваться известные делители напряжения (см. Москва, научное издательство «Большая Российская Энциклопедия», 1998 г., стр.339) или «инверторные устройства» (см. там же на стр.445) Известно, что передачу электроэнергии на постоянном токе при том же уровне напряжения можно осуществить в 1,5 раза большей мощностью, чем на переменном токе (см. К. Баудиш Передача энергии постоянным током высокого напряжения». М.-Л.: Госэнергоиздат, 1958 г., стр.216). Устройство униполярного бесколлекторного торцового генератора постоянного тока работает следующим образом: при вращении вала генератора 7 радиальные электромагниты 4 и круговые электромагниты 6, запитанные от внешней сети постоянного тока, возбуждают напряжение в обмотке якоря, и с набором оборотов генератор переходит из пускового режима в рабочий режим. В качестве первичного двигателя может быть использована энергия воды, ветра, двигатель внутреннего сгорания, электродвигатель.The generator can be manufactured at the modern level of electrical engineering with a capacity of up to 10 thousand kW and a voltage of 10 kV. The area of use of the machine is expanding both as a generator and as an engine in industry, namely, in electrified transport, power supply for computer and electronic equipment, for electric welding, electrolysis, battery charging, electricity production in power plants, in wind turbines, as well as for long-distance high-power DC transmissions with high technical and economic effect, since the construction of voltage-increasing substations is excluded and expensive box converting devices for converting AC to DC. Well-known voltage dividers (see Moscow, the Big Russian Encyclopedia Scientific Publishing House, 1998, p. 339) or “inverter devices” (see ibid. On p. 454) will be widely used at reception centers. It is known that power transmission with direct current at the same voltage level it is possible to carry out 1.5 times more power than with alternating current (see K. Baudish High-voltage direct-current power transmission ”. M.-L.: Gosenergoizdat, 1958, p. 216). The device of a unipolar brushless face DC generator works as follows: when the shaft of the generator 7 is rotated, radial electromagnets 4 and circular electromagnets 6, powered from an external DC network, excite the voltage in the armature winding, and with a set of revolutions the generator goes from starting mode to operating mode. As the primary engine can be used the energy of water, wind, internal combustion engine, electric motor.

Claims

1. Unipolar brushless face DC generator, comprising a fixed bifurcated annular armature magnetic circuit with grooves for laying the armature winding, rotating end magnetic circuits of the inductors for excitation and a fan, characterized in that radial electromagnets and circular electromagnets are installed in the generator excitation circuit, while rotating on the end rotor shaft of the end magnetic circuits of both inductors, together with radial and circular electromagnets, are facing opposite through the air th interval to the same polarity magnetic circuit with the armature winding, which provides both magnetic cores in face inductors constant presence of residual magnetism, contributing to the excitation of the generator, wherein the drive circuit is provided with two brush-contact assemblies, including current collection brushes and slip rings uncut.

2. The generator according to claim 1, characterized in that ferromagnetic washers are installed in the attachment site of the end magnetic circuits of both inductors to the generator shaft to enable mechanical adjustment of the air gap.

3. The generator according to claim 1, characterized in that on the end sections of the magnetic circuits of both inductors installed ventilation blades to improve the cooling efficiency of the generator.

4. The generator according to claim 1, characterized in that the bifurcated annular magnetic circuit of the armature, to which the end magnetic circuits of both inductors face the same magnetic poles through the air gaps, forms, together with the armature coil laid in its axial and coaxial grooves, a toroidal coil with two separated each other from each other by an air gap ring magnetic circuits of rectangular cross-section, made in one piece with a jumper of ferromagnetic conductive material, on the outer diameter of the end faces coaxial grooves in double design are made of inductor wires for winding the annular winding of the armature, that is, some grooves are parallel to the axis of the rotor, and others are made in increments to the next axial groove, while the magnetic circuits with armature winding are provided with electrical insulation from the generator housing with insulating spacers, and the forked An annular magnetic circuit of the armature, in the body of the magnetic circuit of which there are many parallel branches arranged along the radius in the armature winding circuit, is inserted into the electrical circuit mu winding armature made multi-turn in series-parallel execution.