RU2629017C1

RU2629017C1 - Hybrid axial electric machine-generator

Info

Publication number: RU2629017C1
Application number: RU2016144836A
Authority: RU
Inventors: Сергей Анатольевич Попов; Максим Сергеевич Попов
Priority date: 2016-11-15
Filing date: 2016-11-15
Publication date: 2017-08-24

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: in hybrid axial electric machine-generator comprising a brush-collecting device of a DC machine, a magnetic circuit with an alternating current generator winding located therein, an axial wound armature and a rotor, the stator housing is made in the form of a hollow cylinder, to the end faces of which bearing shields are rigidly fixed, the stator housing and the bearing shields are made of a material with large magnetic resistance. On the inner end surface of the bearing shield from the side of the wind turbine a magnetic circuit with an alternating current winding is installed, the active surface of which is located axially to the adjacent active end surface of the rotor, and on the inner end surface of the bearing shield, a wound armature is installed, the active surface of which is located axially to the adjacent active end surface of the rotor; at the same time, the rotor is located between the magnetic circuit with the generator alternating current winding and the armature with the possibility of rotation relative to them, and has axially disposed main poles made of permanent magnets fixed rigidly relative to the shaft by means of a material with a high magnetic resistance. The brush holders of the brush-collecting device of the machine are fixed rigidly on the rotor shaft, taking into account that their axis is located perpendicular to the axis of the main poles and shifted by the angle of the physical neutral in the rotation direction of the main poles, while the armature winding is connected to the DC source through the brush-collecting device, contact rings located on the shaft, brushes, and a device excluding the flow of the reverse-direction current to the direct current source; simultaneously with this, a free-wheel clutch is located on the shaft, that transmits the torque from the wind turbine to the rotor shaft. The polarity of the DC source connection is matched in such a way that the torques generated by the wind turbine and the main poles from the armature winding coincide in direction.

EFFECT: increasing the number and uniformity of the electricity supply of m-phase alternating current, increasing the reliability and stability of the power system operation.

2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано в качестве электромеханического преобразователя механической энергии, подаваемой на один (механический) вход машины, и электрической энергии постоянного тока, подаваемой на другой ее вход (электрический), в суммарную электрическую энергию переменного тока с возможностью работы как отдельно от каждого источника, так и совместно.The invention relates to electrical engineering and can be used as an electromechanical converter of mechanical energy supplied to one (mechanical) input of the machine, and direct current electric power supplied to its other input (electric), to the total electrical alternating current energy with the possibility of working separately from each source, and together.

Известна конструкция двухмерной электрической машины-генератора (патент РФ №2332775, 2008 г.). Двухмерная электрическая машина-генератор содержит якорь с обмоткой и щеточно-коллекторный аппарат машины постоянного тока и ротор с короткозамкнутой обмоткой по типу роторных обмоток асинхронных двигателей, имеющие возможность свободно вращаться относительно друг друга, при этом в пазах якоря дополнительно уложена генераторная обмотка переменного тока, выход которой с помощью контактных колец и щеток соединен с сетью потребителей переменного тока.A known design of a two-dimensional electric generator machine (RF patent No. 2332775, 2008). A two-dimensional electric generator machine contains an armature with a winding and a brush-collector apparatus of a direct current machine and a rotor with a short-circuited type of rotor windings of asynchronous motors, which can rotate freely relative to each other, while the alternator current winding is additionally laid in the slots of the armature which with the help of slip rings and brushes is connected to a network of AC consumers.

Принцип работы основан на суммировании и преобразовании механической энергии (например, энергии ветра) и электрической энергии постоянного тока (например, энергии Солнца, поступающей от фотоэлектрических преобразователей) в электрическую энергию трехфазного (или более) переменного тока с более стабильными параметрами электрической энергии на выходе, чем в случае применения традиционных электромеханических преобразователей энергии.The principle of operation is based on the summation and conversion of mechanical energy (for example, wind energy) and direct current electric energy (for example, solar energy coming from photovoltaic converters) into three-phase (or more) alternating current electrical energy with more stable parameters of the electrical energy at the output, than with traditional electromechanical energy converters.

Однако данная конструкция электромеханического преобразователя энергии может работать только тогда, когда имеется сразу два возобновляемых источника энергии (ВИЭ) (например, Солнца и ветра с присущими им особенностями - неравномерным, стохастическим и в основе своей несовпадающим характером поступления энергии), что увеличивает неравномерность поступления энергии и, тем самым, уменьшает эффективность использования ВИЭ, резко ограничивает область применения данной машины и понижает надежность и стабильность работы энергосистемы. Кроме этого технология изготовления данной конструкции сложна из-за необходимости штамповки листов магнитопроводов статора и ротора и необходимости выполнения обмоточных работ внутри цилиндрического статора. Также велика себестоимость изготовления данного электромеханического преобразователя цилиндрической конструкции из-за большого расхода электротехнической стали, связанного с высоким процентом ее отходов при штамповке.However, this design of an electromechanical energy converter can work only when there are two renewable energy sources (RES) at once (for example, the Sun and wind with their inherent features - uneven, stochastic and basically inconsistent nature of energy supply), which increases the unevenness of energy supply and, thereby, reduces the efficiency of using renewable energy sources, sharply limits the scope of this machine and reduces the reliability and stability of the power system. In addition, the manufacturing technology of this design is complicated due to the need to stamp sheets of the stator and rotor magnetic circuits and the need to perform winding work inside the cylindrical stator. The cost of manufacturing this electromechanical transducer of a cylindrical design is also high due to the high consumption of electrical steel associated with a high percentage of its waste during stamping.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому техническому результату и принятым авторами за прототип является двухмерная аксиальная электрическая машина-генератор (патент РФ №2349014, 2009 г.).The closest to the claimed invention in technical essence and the achieved technical result and adopted by the authors for the prototype is a two-dimensional axial electric generator machine (RF patent No. 2349014, 2009).

Двухмерная аксиальная электрическая машина-генератор, содержащая якорь с обмоткой и щеточно-коллекторный аппарат машины постоянного тока и ротор с короткозамкнутой обмоткой по типу беличьей клетки, имеющие возможность свободно вращаться относительно друг друга, при этом ротор и якорь выполнены аксиальными, а в пазах якоря дополнительно уложена генераторная обмотка переменного тока, выход которой с помощью трех контактных колец и трех щеток соединен с сетью переменного тока.A two-dimensional axial electric generator machine containing an armature with a winding and a brush-collector apparatus of a DC machine and a squirrel-cage rotor of the squirrel cage type, which are able to rotate freely relative to each other, while the rotor and the armature are made axial, and in the grooves of the armature an alternating current generator winding has been laid, the output of which is connected to an alternating current network using three slip rings and three brushes.

Положительными качествами данной конструкции являются: низкий расход электротехнической стали, который уменьшает себестоимость изготовления; упрощение технологии изготовления из-за упрощения выполнения обмоточных работ в аксиальном магнитопроводе.The positive qualities of this design are: low consumption of electrical steel, which reduces the cost of manufacturing; simplification of manufacturing technology due to the simplification of the performance of winding work in the axial magnetic circuit.

Однако данная конструкция электромеханического преобразователя энергии может работать только тогда, когда имеется сразу два возобновляемых источника энергии (ВИЭ) (например, Солнца и ветра с присущими им особенностями - неравномерным, стохастическим и в основе своей несовпадающим характером поступления энергии), что увеличивает неравномерность поступления энергии и, тем самым, уменьшает эффективность использования ВИЭ, резко ограничивает область применения данной машины и понижает надежность и стабильность работы энергосистемы.However, this design of an electromechanical energy converter can work only when there are two renewable energy sources (RES) at once (for example, the Sun and wind with their inherent features - uneven, stochastic and basically inconsistent nature of energy supply), which increases the unevenness of energy supply and, thereby, reduces the efficiency of using renewable energy sources, sharply limits the scope of this machine and reduces the reliability and stability of the power system.

Заявляемое изобретение решает задачу расширения области применения, получения энергии как отдельно от каждого возобновляемого источника, так и совместно с последующим суммированием и преобразованием в электрическую энергию m-фазного переменного тока с более стабильными параметрами электрической энергии на выходе при использовании в устройстве серийно изготавливаемых деталей и узлов.The claimed invention solves the problem of expanding the scope, obtaining energy both separately from each renewable source, and together with the subsequent summation and conversion into electrical energy of m-phase alternating current with more stable parameters of the electrical energy at the output when using commercially manufactured parts and assemblies .

Технический результат заключается в увеличении количества, равномерности поступления электрической энергии m-фазного переменного тока, повышении надежности и стабильности работы энергосистемы.The technical result consists in increasing the quantity, uniformity of supply of electric energy of an m-phase alternating current, increasing the reliability and stability of the power system.

Технический результат достигается тем, что в гибридной аксиальной электрической машине-генераторе, содержащей щеточно-коллекторный аппарат машины постоянного тока, магнитопровод с расположенной в нем генераторной обмоткой переменного тока, аксиальные якорь с обмоткой и ротор, при этом корпус статора выполнен в форме полого цилиндра, к торцовым поверхностям которого неподвижно прикреплены подшипниковые щиты, корпус статора и подшипниковые щиты изготовлены из материала с большим магнитным сопротивлением, причем на внутренней торцовой поверхности подшипникового щита со стороны ветротурбины установлен магнитопровод с генераторной обмоткой переменного тока, активная поверхность которого расположена аксиально к прилегающей активной торцовой поверхности ротора, а на внутренней торцовой поверхности подшипникового щита с противоположной стороны установлен якорь с обмоткой, активная поверхность которого расположена аксиально к прилегающей активной торцовой поверхности ротора, вместе с тем ротор расположен между магнитопроводом с генераторной обмоткой переменного тока и якорем с возможностью вращения относительно них и имеет аксиально расположенные главные полюса, изготовленные из постоянных магнитов, зафиксированные неподвижно относительно вала при помощи материала с высоким магнитным сопротивлением, при этом щеткодержатели щеточно-коллекторного аппарата машины закреплены неподвижно на валу ротора с учетом того, что их ось расположена перпендикулярно относительно оси главных полюсов и сдвинута на величину угла физической нейтрали по направлению вращения главных полюсов, в то время как якорная обмотка соединена с источником постоянного тока через щеточно-коллекторный аппарат, контактные кольца, расположенные на валу, щетки, и устройство, которое исключает протекание тока обратного направления к источнику постоянного тока, одновременно с этим на валу расположена обгонная муфта, передающая вращающий момент от ветротурбины к валу ротора, причем полярность подключения источника постоянного тока согласована таким образом, чтобы вращающие моменты, создаваемые ветротурбиной и главными полюсами от обмотки якоря, совпадали по направлению.The technical result is achieved in that in a hybrid axial electric generator machine containing a brush-collector apparatus of a direct current machine, a magnetic circuit with an alternating current winding located therein, axial armature with a winding and a rotor, while the stator housing is made in the form of a hollow cylinder, to the end surfaces of which bearing shields are fixedly mounted, the stator housing and bearing shields are made of material with high magnetic resistance, and on the inner end a magnetic circuit with an alternating current winding is installed on the surface of the bearing shield on the side of the wind turbine, the active surface of which is located axially to the adjacent active end surface of the rotor, and an armature with a winding is installed on the inner end surface of the bearing shield, the active surface of which is located axially to the adjacent active end face the rotor surface, however, the rotor is located between the magnetic circuit with the alternator winding the current and the armature rotatably relative to them and has axially spaced main poles made of permanent magnets, fixed motionless relative to the shaft using a material with high magnetic resistance, while the brush holders of the brush-collector apparatus of the machine are fixed motionless on the rotor shaft, given that their axis is perpendicular to the axis of the main poles and shifted by the angle of physical neutral in the direction of rotation of the main poles, while the anchor The winding is connected to a direct current source through a brush-collector apparatus, contact rings located on the shaft, brushes, and a device that excludes reverse current flow to the direct current source; at the same time, an overrunning clutch is located on the shaft that transmits torque from the wind turbine to the rotor shaft, and the polarity of the DC source connection is coordinated so that the torques created by the wind turbine and the main poles from the armature winding coincide Direction.

В качестве устройства, которое исключает протекание тока обратного направления к источнику постоянного тока, используется диод, подключенный под прямое напряжение к источнику постоянного тока.As a device that eliminates the flow of reverse current to a direct current source, a diode is used, which is connected under direct voltage to a direct current source.

Возможность использования одного возобновляемого источника энергии, например, только энергии ветра или только энергии Солнца, поступающей от фотоэлектрических преобразователей или от энергии аккумуляторных батарей, отдельно и/или совместно с последующим суммированием и преобразованием в электрическую энергию m-фазного переменного тока ведет к расширению области применения электромеханического преобразователя, увеличению количества и равномерности поступления энергии m-фазного переменного тока, повышению надежности и стабильности работы энергосистемы. Это осуществляется за счет конструктивных особенностей гибридной аксиальной электрической машины-генератора, которая согласуется с работой ветротурбины и обгонной муфты.The possibility of using one renewable energy source, for example, only wind energy or only solar energy coming from photovoltaic converters or from battery energy, separately and / or in conjunction with the subsequent summation and conversion of m-phase alternating current into electrical energy, leads to the expansion of the scope electromechanical converter, increase the quantity and uniformity of energy input of m-phase alternating current, increase reliability and stability power system. This is due to the design features of the hybrid axial electric generator machine, which is consistent with the operation of the wind turbine and overrunning clutch.

Особенность конструкции гибридной электрической машины-генератора позволяет энергии поступать как совместно, так и раздельно с двух сторон: со стороны ветротурбины и/или со стороны источника постоянного тока в виде вращающего момента на ротор машины. Причем главные полюса изготовлены из постоянных магнитов и создают основной магнитный поток, который замыкается через аксиальные воздушные зазоры, аксиальный якорь и магнитопровод с m-фазнной генераторной обмоткой переменного тока (в радиальном направлении распространение основного магнитного потока в роторе не происходит из-за высокого магнитного сопротивления материала, с помощью которого аксиально расположенные главные полюса зафиксированы неподвижно относительно вала). При этом вращающейся момент приводит в движение главные полюса относительно магнитопровода с обмотками и их магнитный поток пересекает эту m-фазную обмотку, наводя в ней ЭДС. При подключении нагрузки к обмотке статора электрическая цепь будет замкнута, и по ней будет протекать электрический ток, то есть будет происходить преобразование энергии от нетрадиционных источников в электрическую энергию m-фазного переменного тока.The design feature of the hybrid electric generator machine allows energy to come both jointly and separately from two sides: from the side of the wind turbine and / or from the side of the DC source in the form of torque to the rotor of the machine. Moreover, the main poles are made of permanent magnets and create the main magnetic flux, which closes through axial air gaps, an axial armature and a magnetic circuit with an m-phase alternating current winding (in the radial direction, the propagation of the main magnetic flux in the rotor does not occur due to high magnetic resistance material with which axially spaced main poles are fixed motionless relative to the shaft). In this case, the rotating moment sets the main poles in motion relative to the magnetic circuit with the windings and their magnetic flux crosses this m-phase winding, inducing an EMF in it. When the load is connected to the stator winding, the electric circuit will be closed, and electric current will flow through it, that is, the energy from non-traditional sources will be converted into electrical energy of m-phase alternating current.

Согласование работы гибридной электрической машины-генератора с работой ветротурбины происходит за счет работы обгонной муфты, передающей вращающий момент от ветротурбины к ротору, при этом полярность подключения источника постоянного тока такова, что вращающие моменты, создаваемые ветротурбиной и главными полюсами от обмотки аксиального якоря, совпадают по направлению. Обгонная муфта служит для передачи вращающего момента только в одном направлении и позволяет ведомому звену вращаться (например, по инерции) при остановленном ведущем звене (Иосилевич Г.Б. Детали машин: Учебник для студентов машиностроит. спец. вузов. - М.: Машиностроение, 1988. - 368 с., с. 281). В данной конструкции ведущим звеном является ветротурбина, а ведомым звеном - вал с неподвижно закрепленным на нем ротором, вращающийся на подшипниках.The coordination of the operation of the hybrid electric generator machine with the operation of the wind turbine occurs due to the operation of the overrunning clutch transmitting the torque from the wind turbine to the rotor, while the polarity of the DC source is such that the torques created by the wind turbine and the main poles from the axial armature winding coincide direction. The overrunning clutch serves to transmit torque in only one direction and allows the driven link to rotate (for example, by inertia) when the driving link is stopped (GB Iosilevich. Machine details: Textbook for students of mechanical engineering. Special universities. - M.: Engineering, 1988 .-- 368 p., P. 281). In this design, the leading link is a wind turbine, and the driven link is a shaft with a rotor fixed to it, rotating on bearings.

При наличии энергии ветра, но отсутствии электрической энергии постоянного тока обгонная муфта соединяет ветротурбину с валом ротора и передает ей энергию в виде вращающего момента для преобразования ее в электрическую энергию m-фазного переменного тока. В этом случае дополнительное согласование работы гибридной электрической машины-генератора с работой ветротурбины происходит за счет подключенного устройства, которое исключает протекание тока обратного направления к источнику постоянного тока. В качестве устройства в данном случае используется диод, подключенный под прямое напряжение к источнику постоянного тока. В этом случае при вращении главных полюсов от вращающего момента, создаваемого ветротурбиной в обмотке аксиального якоря, индуктируется ЭДС и при замкнутой цепи через источник электрической энергии постоянного тока появится ток, совпадающий по направлению с направлением ЭДС, противоположный при этом к источнику постоянного тока. Диод ограничит ток, противоположный по направлению к току источника постоянного тока, и соответственно уменьшит тормозной момент, действующий на главные полюса в этом режиме работы (что дает дополнительную возможность подключения нагрузки в цепь m-фазного переменного тока).In the presence of wind energy, but in the absence of direct current electric energy, the overrunning clutch connects the wind turbine to the rotor shaft and transfers energy to it in the form of torque to convert it into electrical energy of m-phase alternating current. In this case, the additional coordination of the operation of the hybrid electric generator machine with the operation of the wind turbine is due to the connected device, which excludes the flow of reverse current to the DC source. As a device in this case, a diode is used, connected under direct voltage to a direct current source. In this case, when the main poles rotate from the torque generated by the wind turbine in the winding of the axial armature, EMF is induced and, when the circuit is closed, a current appears in the DC source that matches the direction of the EMF, which is opposite to the DC source. The diode will limit the current opposite to the current of the direct current source, and accordingly reduce the braking torque acting on the main poles in this mode of operation (which gives an additional opportunity to connect the load to the m-phase alternating current circuit).

При отсутствии энергии ветра, но наличии электрической энергии постоянного тока обгонная муфта отсоединяет гибридную аксиальную электрическую машину-генератор от ветротурбины для того, чтобы не затрачивать дополнительную энергию на раскручивание лопастей ветротурбины в обратном направлении, а протекающий ток по обмотке аксиального якоря создает вращающий момент, действующий на главные полюса для дальнейшего преобразования энергии постоянного тока в электрическую энергию m-фазного переменного тока.In the absence of wind energy, but the presence of direct current electric energy, the freewheel disconnects the hybrid axial electric generator machine from the wind turbine so as not to expend additional energy to spin the wind turbine blades in the opposite direction, and the flowing current through the winding of the axial armature creates a torque acting to the main poles for further conversion of DC energy into electrical energy of m-phase alternating current.

Важно отметить, что наиболее полное использование электрической энергии постоянного тока ВИЭ в гибридной аксиальной электрической машине-генераторе в этом режиме работы происходит за счет того, что щеткодержатели щеточно-коллекторного аппарата машины закреплены неподвижно на валу ротора с учетом того, что их ось расположена перпендикулярно относительно оси главных полюсов и сдвинута на величину угла физической нейтрали по направлению вращения главных полюсов, что позволит компенсировать поперечную реакцию аксиального якоря и, тем самым, улучшить коммутацию щеточно-коллекторного аппарата, характеристики машины с возможностью получения максимального крутящего момента для приведения в движение главных полюсов и соответственно получения максимального количества энергии m-фазного переменного тока для дальнейшего ее использования.It is important to note that the fullest use of renewable energy direct current renewable energy in a hybrid axial electric machine-generator in this mode of operation occurs due to the fact that the brush holders of the brush-collector apparatus of the machine are fixed motionless on the rotor shaft, taking into account the fact that their axis is perpendicular to the axis of the main poles and is shifted by the angle of physical neutral in the direction of rotation of the main poles, which will compensate for the transverse reaction of the axial armature and, therefore, Therefore, to improve the commutation of the brush-collector apparatus, the characteristics of the machine with the possibility of obtaining maximum torque for driving the main poles and, accordingly, obtaining the maximum amount of energy of m-phase alternating current for its further use.

При наличии энергии ветра и электрической энергии постоянного тока обгонная муфта соединяет ветротурбину с валом ротора и передает вращающий момент на главные полюса, и ток, протекающий по обмотке аксиального якоря, создает дополнительный вращающий момент, который дополнительно воздействует на них, суммируя энергию ВИЭ для дальнейшего преобразования ее в электрическую энергию m-фазного переменного тока.In the presence of wind and DC electric energy, the overrunning clutch connects the wind turbine to the rotor shaft and transmits torque to the main poles, and the current flowing through the winding of the axial armature creates an additional torque that additionally affects them, summing renewable energy for further conversion its into electrical energy of m-phase alternating current.

Параллельное освоение как отдельно энергии Солнца и ветра, так и совместно в рамках электромеханического преобразователя энергии позволяет получить большее количество электрической энергии m-фазного переменного тока и выровнять ее естественные колебания и, тем самым, повысить надежность и стабильность работы энергосистемы.Parallel development of both solar and wind energy separately, and jointly within the framework of an electromechanical energy converter, allows to obtain a greater amount of electric energy of m-phase alternating current and smooth out its natural fluctuations and, thereby, increase the reliability and stability of the power system.

Сущность устройства поясняется чертежами.The essence of the device is illustrated by drawings.

На фиг. 1 изображен в разрезе главный вид гибридной аксиальной электрической машины-генератора (ГАЭМ-Г).In FIG. 1 shows a sectional view of the main view of a hybrid axial electric generator machine (GAEM-G).

На фиг. 2 изображен в разрезе вид сверху ГАЭМ-Г (нумерация позиций согласована в соответствии с фиг. 1).In FIG. 2 is a cross-sectional top view of GAEM-G (position numbering is consistent with FIG. 1).

На фиг. 3 показан поперечный разрез А-А ротора ГАЭМ-Г.In FIG. 3 shows a cross section AA of the GAEM-G rotor.

На фиг. 4 показан поперечный разрез В-В щеткодержателей вместе с щетками ГАЭМ-Г.In FIG. 4 shows a cross-section BB of brush holders together with GAEM-G brushes.

ГАЭМ-Г содержит аксиальный якорь 1 машины постоянного тока с обмоткой 2, уложенной в пазах 3, коллектор 4, щеткодержатели 5 с щетками 6. Коллектор 4 совместно с щеткодержателями 5 и щетками 6 образуют щеточно-коллекторный аппарат машины (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 4). Коллектор 4 связывает обмотку 2 с щетками 6, к которым подключены провода 7, соединенные с контактными кольцами 8 (контактные кольца 8 изолированы от вала 9). В свою очередь контактные кольца 8 соединены с щетками 10, которые посредством проводов 11 через диод, находящийся под прямым напряжением (т.е. анод имеет положительный потенциал относительно катода и он не указан на чертеже), подключены к источнику постоянного тока (фиг. 1, фиг. 2). В данном случае диод выполняет функцию устройства, которое исключает протекание тока обратного направления к источнику постоянного тока.GAEM-G contains an axial anchor 1 of a DC machine with a winding 2 laid in grooves 3, a collector 4, brush holders 5 with brushes 6. The collector 4 together with brush holders 5 and brushes 6 form a brush-collector apparatus of the machine (Fig. 1, fig. 2, Fig. 4). The collector 4 connects the winding 2 with brushes 6, to which wires 7 are connected, connected to the contact rings 8 (contact rings 8 are isolated from the shaft 9). In turn, the contact rings 8 are connected to the brushes 10, which, through the wires 11 through a diode under direct voltage (i.e., the anode has a positive potential relative to the cathode and is not shown in the drawing), are connected to a direct current source (Fig. 1 , Fig. 2). In this case, the diode performs the function of a device that eliminates the flow of reverse current to a constant current source.

Вал 9 позиционируется в подшипниковых щитах 12, 13 при помощи подшипников 14, 15. К торцовым поверхностям корпуса статора 16, который выполнен в форме полого цилиндра, неподвижно прикреплены подшипниковые щиты 12, 13. При этом корпус статора 16 и подшипниковые щиты 12, 13 изготовлены из материала с большим магнитным сопротивлением. Это сделано для того, чтобы магнитный поток Ф замыкался только внутри магнитной системы машины (это позволяет уменьшить потоки рассеивания и дает возможность получить максимальные энергетические характеристики машины).The shaft 9 is positioned in the bearing shields 12, 13 using bearings 14, 15. To the end surfaces of the stator housing 16, which is made in the form of a hollow cylinder, the bearing shields 12, 13 are fixedly mounted. The stator housing 16 and the bearing shields 12, 13 are made from a material with high magnetic resistance. This is done so that the magnetic flux ка is closed only inside the magnetic system of the machine (this allows to reduce the dispersion flux and makes it possible to obtain maximum energy characteristics of the machine).

Между ветротурбиной и валом 9 расположена обгонная муфта 17. Вращающий момент передается только в одном направлении от ветротурбины к обгонной муфте 17, а затем через вал 9 - к ротору машины. Ротор состоит из аксиально расположенных главных полюсов 18, 19, которые изготовлены из постоянных магнитов. Главные полюса 18, 19 позиционируются радиально друг относительно друга и зафиксированы неподвижно относительно вала 9 при помощи материала 20 с высоким магнитным сопротивлением (фиг. 1, фиг. 2, фиг 3). На внутренней торцовой поверхности подшипникового щита 12, который расположен со стороны ветротурбины, неподвижно установлен магнитопровод 21 с m-фазной генераторной обмоткой переменного тока 22. Активная поверхность магнитопровода 21 расположена аксиально к прилегающей активной торцовой поверхности ротора. На внутренней торцовой поверхности подшипникового щита 13 неподвижно установлен аксиальный якорь 1 с обмоткой 2, при этом его торцовая поверхность расположена аксиально к соответствующей прилегающей аксиальной активной поверхности ротора.An overrunning clutch 17 is located between the wind turbine and the shaft 9. The torque is transmitted only in one direction from the wind turbine to the overrunning clutch 17, and then through the shaft 9 to the machine rotor. The rotor consists of axially located main poles 18, 19, which are made of permanent magnets. The main poles 18, 19 are positioned radially relative to each other and fixed motionless relative to the shaft 9 using material 20 with high magnetic resistance (Fig. 1, Fig. 2, Fig 3). On the inner end surface of the bearing shield 12, which is located on the side of the wind turbine, the magnetic circuit 21 with the m-phase alternating current winding 22 is fixedly mounted. The active surface of the magnetic circuit 21 is located axially to the adjacent active end surface of the rotor. On the inner end surface of the bearing shield 13, an axial armature 1 with a winding 2 is fixedly mounted, while its end surface is located axially to the corresponding adjacent axial active surface of the rotor.

Между активной поверхностью магнитопровода 21 и аксиально прилегающей активной торцовой поверхности ротора имеется рабочий воздушный зазор 23. Между торцовой поверхностью аксиального якоря 1 и прилегающей аксиальной активной поверхности ротора имеется рабочий воздушный зазор 24. Наличие рабочих воздушных зазоров 23, 24 позволяет свободно вращаться совместно валу 9 ротора с закрепленными на нем при помощи материала 20 с высоким магнитным сопротивлением главными полюсами 18, 19, при этом вращение осуществляется при помощи подшипников 14, 15 относительно аксиального якоря 1 с обмоткой 2 и расположенного на статоре магнитопровода 21 с m-фазной генераторной обмоткой переменного тока 22.Between the active surface of the magnetic circuit 21 and the axially adjacent active end surface of the rotor there is a working air gap 23. Between the end surface of the axial armature 1 and the adjacent axial active surface of the rotor there is a working air gap 24. The presence of working air gaps 23, 24 allows the rotor shaft 9 to rotate freely together with the main poles 18, 19 fixed on it with the help of material 20 with high magnetic resistance, while the rotation is carried out using bearings 14, 15 axial armature 1 with winding 2 and located on the stator of the magnetic circuit 21 with m-phase alternating current winding 22.

Щеткодержатели 5 с щетками 6 щеточно-коллекторного аппарата машины закреплены неподвижно на валу 9 ротора с учетом того, что их ось расположена перпендикулярно относительно оси главных полюсов 18, 19 (ось геометрической нейтрали) и сдвинута на величину угла физической нейтрали по направлению вращения главных полюсов 18, 19 (фиг. 3, фиг. 4).Brush holders 5 with brushes 6 of the brush-collecting apparatus of the machine are fixedly mounted on the rotor shaft 9, taking into account the fact that their axis is perpendicular to the axis of the main poles 18, 19 (axis of geometric neutral) and is shifted by the value of the angle of physical neutral in the direction of rotation of the main poles 18 , 19 (Fig. 3, Fig. 4).

Основной магнитный поток Ф, создаваемый индуктором, состоящим из главных полюсов 18, 19, проходит от главного полюса 18 через рабочий воздушный зазор 24, аксиальный якорь 1, рабочий воздушный зазор 24 к главному полюсу 19 и от него через рабочий воздушный зазор 23, магнитопровод 21, рабочий воздушный зазор 23 замыкается на главном полюсе 18 (фиг. 1, фиг. 2).The main magnetic flux Φ generated by the inductor, consisting of the main poles 18, 19, passes from the main pole 18 through the working air gap 24, the axial armature 1, the working air gap 24 to the main pole 19 and from it through the working air gap 23, the magnetic circuit 21 , the working air gap 23 is closed at the main pole 18 (Fig. 1, Fig. 2).

Необходимо отметить, что в данном случае приведен простейший случай машины с парой главных полюсов 18, 19 и двумя щеткодержателями 5 с щетками 6. Конструкция гибридной аксиальной электрической машины-генератора позволяет кратно увеличить количество главных полюсов 18, 19 (при чередующейся полярности полюсов) и щеткодержателей 5 с щетками 6. Это дает дополнительные возможности по уменьшению массы (веса) машины и длины коллектора, повышению надежности работы щеточного узла (Ермолин Н.П. Расчет коллекторных машин малой мощности. Изд. 2-е - Л., «Энергия», 1973 - 70 с. 14).It should be noted that in this case the simplest case of a machine with a pair of main poles 18, 19 and two brush holders 5 with brushes 6 is shown. The design of the hybrid axial electric generator machine allows you to multiply the number of main poles 18, 19 (with alternating polarity of the poles) and brush holders 5 with brushes 6. This gives additional opportunities to reduce the mass (weight) of the machine and the length of the collector, to increase the reliability of the brush assembly (Ermolin N.P. Calculation of low-power collector machines. Ed. 2-e - L., “Energ I ", 1973 - 70 to 14)..

Аксиальная электрическая машина-генератор является гибридной: сочетание элементов в данной конструкции позволяет использовать принцип многофункциональной работы узлов. С одной стороны вал 9 аксиального якоря 1 с обмоткой 2, щеточно-коллекторный аппарат (коллектор 4, щеткодержатели 5 с щетками 6) и главные полюса 18, 19 в совокупности являются основой машины постоянного тока, особенность которой заключается в том, что щеткодержатели 5 с щетками 6 щеточно-коллекторного аппарата машины и главные полюса 18, 19 неподвижно закреплены на валу 9 ротора и имеют возможность совместного вращения относительно аксиального якоря 1 с обмоткой 2. При этом магнитопровод 21 проводит основной магнитный поток Ф, создаваемый главными полюсами 18, 19, и выполняет такую же функцию, что и ярмо в классических цилиндрических машинах постоянного тока. С другой стороны главные полюса 18, 19 имеют возможность вращения вокруг аксиального якоря 1, при этом аксиальный якорь 1 является проводником основного магнитного потока Ф, создаваемого главными полюсами 18, 19, и совместно с ним выполняют такую же функцию, что и явнополюсный ротор в синхронных генераторах.The axial electric generator machine is hybrid: the combination of elements in this design allows you to use the principle of multifunctional operation of the nodes. On the one hand, the shaft 9 of the axial armature 1 with winding 2, the brush-collector apparatus (collector 4, brush holders 5 with brushes 6) and the main poles 18, 19 together are the basis of the DC machine, the feature of which is that the brush holders 5 s brushes 6 of the brush-collecting apparatus of the machine and the main poles 18, 19 are fixedly mounted on the rotor shaft 9 and have the possibility of joint rotation relative to the axial armature 1 with the winding 2. In this case, the magnetic circuit 21 conducts the main magnetic flux F created by the main poles of 18, 19, and performs the same function as that of the yoke in the classical cylindrical machines DC. On the other hand, the main poles 18, 19 have the ability to rotate around the axial armature 1, while the axial armature 1 is a conductor of the main magnetic flux Φ created by the main poles 18, 19, and together with it perform the same function as the explicit pole rotor in synchronous generators.

Гибридная аксиальная электрическая машина-генератор работает следующим образом.Hybrid axial electric generator machine operates as follows.

При отсутствии энергии ветра, но наличии электрической энергии постоянного тока обгонная муфта 17 отсоединяет вал 9 ротора от ветротурбины. Это позволяет свободно вращаться совместно валу 9 ротора с закрепленными на нем при помощи материала 20 с высоким магнитным сопротивлением главными полюсами 18, 19, при этом вращение осуществляется при помощи подшипников 14, 15 относительно аксиального якоря 1 с обмоткой 2 и расположенного на статоре магнитопровода 21 с m-фазной генераторной обмоткой переменного тока 22.In the absence of wind energy, but the presence of direct current electric energy, the overrunning clutch 17 disconnects the rotor shaft 9 from the wind turbine. This allows you to freely rotate together with the rotor shaft 9 with the main poles 18, 19 fixed on it using material 20 with high magnetic resistance, while the rotation is carried out using bearings 14, 15 relative to the axial armature 1 with winding 2 and the magnetic circuit located on the stator 21 s m-phase alternating current winding 22.

Постоянное напряжение от фотоэлектрических преобразователей или аккумуляторной батареи через провода 11, устройство, которое исключает протекание тока обратного направления к источнику постоянного тока, (в данном случае используется диод подключенный под прямое напряжение к источнику постоянного тока), щетки 10, контактные кольца 8, провода 7, щетки 6, коллектор 4 подается на обмотку 2 аксиального якоря 1. Так как электрическая цепь замкнута и диод открыт, по ней потечет постоянный ток.DC voltage from photoelectric converters or the battery through wires 11, a device that eliminates the flow of reverse current to a direct current source (in this case, a diode connected under direct voltage to a direct current source is used), brushes 10, slip rings 8, wires 7 , brushes 6, collector 4 is fed to the winding 2 of the axial armature 1. Since the electric circuit is closed and the diode is open, direct current will flow through it.

Основной магнитный поток Ф, создаваемый индуктором, состоящим из главных полюсов 18, 19, проходит от главного полюса 18 через рабочий воздушный зазор 24, аксиальный якорь 1, рабочий воздушный зазор 24 к главному полюсу 19 и от него через рабочий воздушный зазор 23, магнитопровод 21, рабочий воздушный зазор 23 замыкается на главном полюсе 18.The main magnetic flux Φ generated by the inductor, consisting of the main poles 18, 19, passes from the main pole 18 through the working air gap 24, the axial armature 1, the working air gap 24 to the main pole 19 and from it through the working air gap 23, the magnetic circuit 21 , the working air gap 23 is closed at the main pole 18.

При этом на проводники обмотки 2, уложенной в пазах 3 аксиального якоря 1, будут действовать электромагнитные силы F_пр, величина которых находится из соотношения (Вольдек А.И. Электрические машины. - Учебник для студентов высш. техн. учебн. заведений. Изд. 2-е, перераб. и доп.: «Энергия», 1974. - 840 с., стр. 30):In this case, the conductors of the winding 2, laid in the grooves 3 of the axial armature 1, will be affected by electromagnetic forces F _pr , the magnitude of which is found from the relation (Voldek A.I. Electrical machines. - Textbook for students of higher technical educational institutions. Ed. 2nd, revised and additional: "Energy", 1974. - 840 p., P. 30):

где В - величина магнитной индукции;where B is the magnitude of the magnetic induction;

I_а - ток, протекающий по проводнику обмотки якоря;I _a - current flowing along the conductor of the armature winding;

- активная длина магнитопровода якоря.

- the active length of the magnetic core of the anchor.

Такое же по величине, но противоположное по направлению усилие будет действовать на главные полюса 18, 19. Так как аксиальный якорь 1 неподвижно закреплен в подшипниковом щите 13, а полюса 18, 19 вместе с валом 9 могут свободно вращаться на подшипниках 14, 15, то полюса 18, 19 придут во вращение под воздействием электромагнитного момента, создаваемого электромагнитными силами F_пр, на подшипниках 14, 15, относительно аксиального якоря 1 с обмоткой 2, и магнитопровода 21 с m-фазной генераторной обмоткой переменного тока 22.The same magnitude, but opposite in direction, force will act on the main poles 18, 19. Since the axial armature 1 is fixedly mounted in the bearing shield 13, and the poles 18, 19 together with the shaft 9 can freely rotate on the bearings 14, 15, then the poles 18, 19 will come into rotation under the influence of the electromagnetic moment created by the electromagnetic forces F _pr , on bearings 14, 15, relative to the axial armature 1 with winding 2, and the magnetic circuit 21 with m-phase alternating current winding 22.

Так как магнитный поток Ф пересекает магнитопровод 21 с m-фазной генераторной обмоткой переменного тока 22, то по закону электромагнитной индукции в ней будет наводиться ЭДС:Since the magnetic flux Ф intersects the magnetic circuit 21 with the m-phase alternating current winding 22, then, according to the law of electromagnetic induction, an EMF will be induced in it:

где

- скорость изменения магнитного потока;Where

- the rate of change of the magnetic flux;

w_p - число витков m-фазной генераторной обмоткой переменного тока 22.w _p is the number of turns of the m-phase alternating current winding 22.

Если подключить электрическую нагрузку к m-фазной генераторной обмоткой переменного тока 22, то электрическая цепь будет замкнута и в ней возникнет m-фазный переменный ток.If you connect the electric load to the m-phase alternating current winding 22, then the electric circuit will be closed and an m-phase alternating current will appear in it.

Наиболее полное использование электрической энергии постоянного тока в этом режиме работы происходит за счет того, что щеткодержатели 5 с щетками 6 щеточно-коллекторного аппарата машины закреплены неподвижно на валу 9 ротора с учетом того, что их ось расположена перпендикулярно относительно оси главных полюсов 18, 19 и сдвинута на величину угла физической нейтрали по направлению вращения главных полюсов 18, 19. Это необходимо из-за того, что аксиальный якорь 1 заторможен, а вокруг него вращаются главные полюса 18, 19 (в электрических машинах постоянного тока классической цилиндрической конструкции при неподвижных главных полюсах и вращающемся якоре для компенсации поперечной реакции якоря в двигательном режиме работы ось щеткодержателей щеточно-коллекторного аппарата сдвигают от положения геометрической нейтрали на величину угла физической нейтрали против направления вращения якоря). Это позволит компенсировать поперечную реакцию аксиального якоря 1 и, тем самым, улучшить коммутацию щеточно-коллекторного аппарата, характеристики машины с возможностью получения максимального крутящего момента для приведения в движение главных полюсов 18, 19 и соответственно получить максимальное количество энергии m-фазного переменного тока для дальнейшего ее использования.The most complete use of DC electric energy in this mode of operation is due to the fact that the brush holders 5 with brushes 6 of the machine’s brush collector apparatus are fixedly mounted on the rotor shaft 9, taking into account the fact that their axis is perpendicular to the axis of the main poles 18, 19 and is shifted by the angle of physical neutral in the direction of rotation of the main poles 18, 19. This is necessary because the axial armature 1 is inhibited, and the main poles 18, 19 rotate around it (in electric machines yannogo current classical cylindrical structure with fixed main poles and rotating anchor for compensating transverse armature reaction in the engine operation axis brush holder brush-collector unit is shifted from the neutral position by the amount of geometric physical neutral angle against the direction of rotation of the armature). This will compensate for the transverse reaction of the axial armature 1 and, thereby, improve the commutation of the brush-collector apparatus, the characteristics of the machine with the possibility of obtaining maximum torque for driving the main poles 18, 19 and, accordingly, obtain the maximum amount of energy of m-phase alternating current for further its use.

При наличии энергии ветра, но отсутствии электрической энергии постоянного тока обгонная муфта 17 соединяет вал 9 машины с ветротурбиной, которая вращает совместно вал 9 ротора с закрепленными на нем при помощи материала 20 с высоким магнитным сопротивлением главными полюсами 18, 19, при этом вращение осуществляется при помощи подшипников 14, 15 относительно аксиального якоря 1 с обмоткой 2 и расположенного на статоре магнитопровода 21 с m-фазной генераторной обмоткой переменного тока 22.In the presence of wind energy, but in the absence of direct current electric energy, the overrunning clutch 17 connects the shaft 9 of the machine with a wind turbine, which rotates together the rotor shaft 9 with the main poles 18, 19 fixed on it using material 20 with high magnetic resistance, while rotation bearings 14, 15 relative to the axial armature 1 with winding 2 and located on the stator of the magnetic circuit 21 with m-phase alternating current winding 22.

Основной магнитный поток Ф, создаваемый индуктором, состоящим из главных полюсов 18, 19, проходит от главного полюса 18 через рабочий воздушный зазор 24, аксиальный якорь 1, рабочий воздушный зазор 24 к главному полюсу 19 и от него через рабочий воздушный зазор 23, магнитопровод 21, рабочий воздушный зазор 23 и замыкается на главном полюсе 18.The main magnetic flux Φ generated by the inductor, consisting of the main poles 18, 19, passes from the main pole 18 through the working air gap 24, the axial armature 1, the working air gap 24 to the main pole 19 and from it through the working air gap 23, the magnetic circuit 21 , the working air gap 23 and closes at the main pole 18.

Основной магнитный поток Ф, пересекая обмотку 2 аксиального якоря 1, индуктирует в ней ЭДС и при замкнутой цепи через источник электрической энергии постоянного тока должен появиться ток, совпадающий по направлению с направлением ЭДС, но противоположный направлению тока источника электрической энергии постоянного тока (генераторный режим машин постоянного тока). В этом режиме устройство, которое исключает протекание тока обратного направления к источнику постоянного тока, отключит обмотку 2 аксиального якоря 1 от источника электрической энергии постоянного тока. В данном случае подача обратного напряжения на диод приведет к его запиранию и ограничению протекания обратного тока, направленного противоположно движению тока источника электрической энергии постоянного тока. Это дает возможность уменьшить тормозной момент, который будет действовать на главные полюса 18, 19 в этом режиме работы, а также предоставляет дополнительную возможность подключения нагрузки в цепь m-фазного переменного тока) и улучшения коммутации щеточно-коллекторного аппарата (если не ограничить обратный ток в данном случае, то при его протекании для компенсации поперечной реакции аксиального якоря 1 в генераторном режиме работы необходимо ось щеткодержателей щеточно-коллекторного аппарата сдвинуть противоположно от положения геометрической нейтрали на величину угла физической нейтрали против направления вращения главных полюсов).The main magnetic flux Φ, crossing the winding 2 of the axial armature 1, induces an EMF in it and, when the circuit is closed, a current should appear through the DC electric power source that coincides with the direction of the EMF, but which is opposite to the direction of the current of the DC electric power source (machine generator mode direct current). In this mode, a device that prevents the reverse current from flowing to the direct current source will disconnect the winding 2 of the axial armature 1 from the direct current electric power source. In this case, applying a reverse voltage to the diode will lead to its blocking and restrict the flow of reverse current directed opposite to the movement of the current of the direct current electric energy source. This makes it possible to reduce the braking torque that will act on the main poles 18, 19 in this operating mode, and also provides an additional opportunity to connect the load to the m-phase alternating current circuit) and to improve the commutation of the brush-collector apparatus (if you do not limit the reverse current to In this case, when it proceeds to compensate for the transverse reaction of the axial armature 1 in the generator operating mode, it is necessary to move the axis of the brush holders of the brush-collector apparatus opposite from the position of the geome tertiary neutral by the value of the angle of physical neutral against the direction of rotation of the main poles).

Кроме этого магнитный поток Ф пересекает магнитопровод 21 с m-фазной генераторной обмоткой переменного тока 22 и в ней наводит ЭДС по формуле 2. Если подключить электрическую нагрузку к m-фазной генераторной обмотке переменного тока 22, то электрическая цепь будет замкнута и в ней возникнет m-фазный переменный ток.In addition, the magnetic flux Φ crosses the magnetic circuit 21 with the m-phase alternating current winding 22 and induces an EMF in it according to formula 2. If you connect an electrical load to the m-phase alternating current winding 22, the electric circuit will be closed and m -phase alternating current.

При наличии энергии ветра и электрической энергии постоянного тока постоянное напряжение от фотоэлектрических преобразователей или аккумуляторной батареи через провода 11, диод, подключенный под прямое напряжение, щетки 10, контактные кольца 8, провода 7 подается на обмотку 2 аксиального якоря 1. Так как электрическая цепь замкнута и диод открыт, по ней потечет постоянный ток.In the presence of wind and DC electric energy, direct voltage from photoelectric converters or the battery through wires 11, a diode connected under direct voltage, brushes 10, slip rings 8, wires 7 is fed to winding 2 of axial armature 1. Since the electric circuit is closed and the diode is open, direct current will flow through it.

При этом на проводники обмотки 2, уложенной в пазах 3 аксиального якоря 1, будут действовать электромагнитные силы согласно формуле 1. Такое же по величине, но противоположное по направлению усилие будет действовать на главные полюса 18, 19. Так как аксиальный якорь 1 неподвижно закреплен в подшипниковом щите 13, а полюса 18, 19 вместе с валом 9 могут свободно вращаться на подшипниках 14, 15, то полюса 18, 19 придут во вращение под воздействием электромагнитного момента, создаваемого электромагнитными силами F_пр, на подшипниках 14, 15, относительно аксиального якоря 1 с обмоткой 2, и магнитопровода 21 с m-фазной генераторной обмоткой переменного тока 22.In this case, the conductors of the winding 2, laid in the grooves 3 of the axial armature 1, will be affected by electromagnetic forces according to formula 1. The same magnitude, but opposite in direction, force will act on the main poles 18, 19. Since the axial armature 1 is fixedly fixed in the bearing shield 13, and the poles 18, 19 together with the shaft 9 can freely rotate on bearings 14, 15, then the poles 18, 19 will come into rotation under the influence of electromagnetic moment created by electromagnetic forces F _pr , on bearings 14, 15, relative to the axial armature 1 with a winding 2, and the magnetic circuit 21 with an m-phase alternating current winding 22.

Полярность подключения источника постоянного тока согласована таким образом, чтобы вращающие моменты, создаваемые ветротурбиной и главными полюсами 18, 19 от обмотки 2 аксиального якоря 1 совпадали по направлению. При этом обгонная муфта 17 соединяет ветротурбину с валом 9 ротора с расположенными на нем главными полюсами 18, 19, и передает ей энергию от ветротурбины в виде вращающего момента, дополнительно воздействуя на них, суммируя энергию ВИЭ для дальнейшего преобразования ее в электрическую энергию m-фазного переменного тока.The polarity of the DC source connection is coordinated so that the torques created by the wind turbine and the main poles 18, 19 from the winding 2 of the axial armature 1 coincide in direction. In this case, the overrunning clutch 17 connects the wind turbine to the rotor shaft 9 with the main poles 18, 19 located on it and transfers it energy from the wind turbine in the form of a torque, additionally acting on them, summing renewable energy for its further conversion into m-phase electric energy alternating current.

Магнитный поток Ф пересекает магнитопровод 21 с m-фазной генераторной обмоткой переменного тока 22 и в ней наводит ЭДС по формуле 2. Если подключить электрическую нагрузку к m-фазной генераторной обмотке переменного тока 22, то электрическая цепь будет замкнута и в ней возникнет m-фазный переменный ток.The magnetic flux Ф crosses the magnetic circuit 21 with an m-phase alternating current winding 22 and induces an EMF in it according to formula 2. If you connect an electrical load to the m-phase alternating current winding 22, the electric circuit will be closed and an m-phase will appear in it alternating current.

Claims

1. A hybrid axial electric generator machine, comprising a brush-collector apparatus of a direct current machine, a magnetic circuit with an alternating current winding located therein, axial armature with a winding and a rotor, characterized in that the stator housing is made in the form of a hollow cylinder to the end surfaces which are fixedly mounted bearing shields, the stator housing and bearing shields are made of a material with high magnetic resistance, moreover, on the inner end surface of the bearing shield On the side of the wind turbine, a magnetic circuit with an alternating current generator winding is installed, the active surface of which is located axially to the adjacent active end surface of the rotor, and an armature with a winding is installed on the inner end surface of the bearing shield, the active surface of which is located axially to the adjacent active end surface of the rotor At the same time, the rotor is located between the magnetic circuit with the alternating current generator winding and the armature with the possibility of of contact with them and has axially located main poles made of permanent magnets, fixed motionless relative to the shaft using a material with high magnetic resistance, while the brush holders of the brush-collector apparatus of the machine are fixed motionless on the rotor shaft, taking into account the fact that their axis is perpendicular to the axis of the main poles and is shifted by the angle of physical neutral in the direction of rotation of the main poles, while the anchor winding is connected to the source lump of direct current through a brush-collector apparatus, slip rings located on the shaft, brushes and a device that prevents the flow of reverse current to a direct current source, at the same time an overrunning clutch is located on the shaft, which transmits torque from the wind turbine to the rotor shaft, and The polarity of the DC source connection is coordinated so that the torques created by the wind turbine and the main poles from the armature winding coincide in direction.

2. A hybrid electric generator machine according to claim 1, characterized in that a diode connected under forward voltage to a direct current source is used as a device that excludes reverse current flowing to a direct current source.