RU2546970C1 - Unipolar direct-current generator - Google Patents

Unipolar direct-current generator Download PDF

Info

Publication number
RU2546970C1
RU2546970C1 RU2014102816/07A RU2014102816A RU2546970C1 RU 2546970 C1 RU2546970 C1 RU 2546970C1 RU 2014102816/07 A RU2014102816/07 A RU 2014102816/07A RU 2014102816 A RU2014102816 A RU 2014102816A RU 2546970 C1 RU2546970 C1 RU 2546970C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
core
winding
generator according
ring
magnets
Prior art date
Application number
RU2014102816/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Эдвид Иванович Линевич
Андрей Викторович Тимофеев
Original Assignee
Эдвид Иванович Линевич
Андрей Викторович Тимофеев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Эдвид Иванович Линевич, Андрей Викторович Тимофеев filed Critical Эдвид Иванович Линевич
Priority to RU2014102816/07A priority Critical patent/RU2546970C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2546970C1 publication Critical patent/RU2546970C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.SUBSTANCE: generator comprises a rotor on the axis, a magnet system with a closed core, winding for voltage generation, switching elements that re placed so that their relative rotation is possible. The rotor is equipped with a circular core, which butt ends are made with magnetic polarity of one sign and at least one toroidal winding for voltage generation. Two conductive rings of soft magnetic material join end surfaces of the toroidal winding. The circular core includes two circular magnets magnetised axially and the conductive core made of a flat ring of soft magnetic material and the above magnets with end surfaces of the same magnetic polarity join the above ring. Their polar surfaces with the other sign of magnetic polarity are the surfaces of the circular core of the same magnet polarity. Outer conductive rings, conductive core and magnets form the magnet system with closed core. Winding leads are coupled to switching elements, and fixed switching elements, which can slide and intended for connection of electrical loads come in contact with the above switching elements.EFFECT: increased voltage generation.12 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники и может быть применено для производства униполярных генераторов постоянного тока торцевого типа.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used for the production of unipolar end-type direct current generators.

Известны торцевые униполярные электрогенераторы с дисковым проводящим ротором, в которых для увеличения генерируемого напряжения применяют систему изолированных дисков, соединенных последовательно коммутационными элементами, состоящими из щеток, контактирующих с токосъемными кольцами с возможностью относительного вращения (Электрические униполярные машины. Под ред. Л.А. Суханова. ВНИИЭМ, Москва 1964. УДК 621.313.291).End-face unipolar electric generators with a disk conducting rotor are known, in which to increase the generated voltage a system of insulated disks is used, connected in series by switching elements consisting of brushes in contact with slip rings with the possibility of relative rotation (Electric unipolar machines. Ed. By L. A. Sukhanov VNIIEM, Moscow 1964. UDC 621.313.291).

К недостаткам таких электрогенераторов следует отнести значительный рост их габаритов и массы при увеличении количества установленных дисков, а также увеличение момента трения в токосъемных элементах.The disadvantages of such electric generators include a significant increase in their size and weight with an increase in the number of installed disks, as well as an increase in the friction moment in the collector elements.

Известна униполярная электрическая машина, содержащая ротор и статор, установленные с зазором относительно ротора, образующий с ним единый магнитопровод и имеющий средство для создания внешнего магнитного потока, воздействующего на ротор, и средство коммутации, в котором средство коммутации отсутствует, а средство для создания внешнего магнитного потока расположено на роторе, при этом статор имеет, по меньшей мере, одну рабочую обмотку, по меньшей мере, с одним витком, состоящую из активной и пассивной частей, и выполнен по форме таким образом, что активная и пассивная части обмотки находятся в теле статора и взаимодействуют с магнитным потоком ротора, причем пассивная часть обмотки изолирована материалом с малой магнитной проницаемостью либо магнитно непроницаемым (пат. RU 2367079, опубл. 10.09.2009 г.).Known unipolar electric machine containing a rotor and a stator installed with a gap relative to the rotor, forming with it a single magnetic circuit and having means for creating an external magnetic flux acting on the rotor, and a switching means in which there is no switching means, and means for creating an external magnetic the flow is located on the rotor, while the stator has at least one working winding with at least one turn, consisting of active and passive parts, and is made in shape so at the same time, the active and passive parts of the winding are located in the stator body and interact with the magnetic flux of the rotor, and the passive part of the winding is isolated with a material with low magnetic permeability or magnetically impermeable (Pat. RU 2367079, published on September 10, 2009).

Недостатком известной электрической машины является большая сложность ее изготовления. Размещение обмотки внутри ферромагнитного тела при наличии элементов экранирования является особенно трудновыполнимой задачей.A disadvantage of the known electric machine is the great complexity of its manufacture. Placing a winding inside a ferromagnetic body in the presence of shielding elements is a particularly difficult task.

Кроме того, на сегодняшний день отсутствуют материалы, способные эффективно изолировать магнитный поток таким образом, как описано в патенте №2367079. Пример подобной неэффективности приведен в работе «Электрические униполярные машины. Под ред. Л.А. Суханова. ВНИИЭМ, Москва 1964. УДК 621.313.291», на стр.12, рис.9.In addition, to date, there are no materials capable of effectively isolating the magnetic flux in such a manner as described in patent No. 2367079. An example of such inefficiency is given in the work “Electric unipolar machines. Ed. L.A. Sukhanova. VNIIEM, Moscow 1964. UDC 621.313.291 ”, on page 12, Fig. 9.

Известен также униполярный бесколлекторный торцевой генератор постоянного тока, содержащий неподвижный раздвоенный кольцевой магнитопровод якоря с пазами для укладки обмотки якоря, вращающиеся торцевые 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 торцевые магнитопроводы обоих индукторов вместе с радиальными и круговыми электромагнитами обращены встречно через воздушный промежуток одноименными полюсами к магнитопроводам с обмоткой якоря, что обеспечивает в торцевых магнитопроводах обоих индукторов постоянное наличие остаточного магнетизма, способствующего возбуждению генератора, при этом схема возбуждения снабжена двумя щеточно-контактными узлами, включающими щетки токосъема и неразрезные контактные кольца (пат. RU 2284629, опубл. 27.09.2006 г.).Also known is a unipolar brushless end-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 generator end magnetic circuits of both inductors together with radial and circular electromagnets are facing through the air gap with the same poles to the magnetic circuits with the armature winding, which ensures that the end magnetic circuits of both inductors have 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 collection brushes and continuous contact rings (US Pat. RU 2284629 , published on September 27, 2006).

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности является известный униполярный бесколлекторный торцевой генератор по патенту №2284629, однако ему присущи следующие недостатки:Closest to the claimed invention in technical essence is the well-known unipolar brushless end generator according to patent No. 2284629, however, it has the following disadvantages:

- сложность конструкции;- design complexity;

- магнитный поток создается радиальными электромагнитами, а их применение ведет к увеличению массы генератора;- the magnetic flux is created by radial electromagnets, and their use leads to an increase in the mass of the generator;

- для возбуждения аксиального магнитного поля требуется сторонний источник тока;- an external current source is required to excite the axial magnetic field;

- неэффективное исполнение якорной обмотки, потому что большая часть магнитного потока обходит ее проводники, утопленные в радиальных пазах якоря.- inefficient execution of the armature winding, because most of the magnetic flux bypasses its conductors, recessed in the radial grooves of the armature.

Задачей предлагаемого изобретения является создание униполярного генератора постоянного тока торцевого типа, обеспечивающего увеличение генерируемого напряжения в униполярном генераторе постоянного тока, а также снижение его массы и упрощение конструкции.The objective of the invention is the creation of a unipolar DC generator of the end type, providing an increase in the generated voltage in a unipolar DC generator, as well as reducing its mass and simplifying the design.

Технический результат достигается тем, что униполярный генератор постоянного тока торцевого типа, содержащий ротор с возможностью вращения на оси, включающий магнитную систему с замкнутым магнитопроводом, обмотку для генерации напряжения, коммутационные элементы, расположенные осесимметрично с возможностью относительного вращения, имеет ротор, снабженный сердечником кольцевой формы, торцевые стороны которого выполнены с магнитной полярностью одного знака, на который намотана по крайней мере одна тороидальная обмотка для генерации напряжения, при этом к торцевым сторонам тороидальной обмотки снаружи примыкают два магнитопроводящих кольца, выполненных из магнитомягкого материала, а кольцевой сердечник включает два кольцевых магнита, намагниченных аксиально, и магнитопроводящую сердцевину в форме преимущественно плоского кольца, выполненную из магнитомягкого материала, к которой с двух сторон примыкают указанные магниты полюсными поверхностями с одним знаком магнитной полярности, а их полюсные поверхности с другим знаком магнитной полярности являются торцевыми поверхностями сердечника кольцевой формы с одноименной магнитной полярностью, причем наружные магнитопроводящие кольца, магнитопроводящая сердцевина и магниты образуют магнитную систему с замкнутым магнитопроводом, а выводы обмотки подключены к электрически изолированным коммутационным элементам, установленным на общей оси вращения, с которыми контактируют с возможностью скольжения неподвижные коммутационные элементы, предназначенные для подключения электрических нагрузок.The technical result is achieved in that the unipolar end-type DC generator containing a rotor rotatably on the axis, including a magnetic system with a closed magnetic circuit, a winding for generating voltage, switching elements arranged axisymmetrically with the possibility of relative rotation, has a rotor equipped with a ring-shaped core , the end sides of which are made with the magnetic polarity of one sign, on which at least one toroidal winding is wound to generate voltage, in this case, two magnetically conducting rings made of magnetically soft material are adjacent to the end sides of the toroidal winding from the outside, and the annular core includes two ring magnets magnetized axially and a magnetically conducting core in the form of a predominantly flat ring made of magnetically soft material, to which is on both sides these magnets adjoin with pole surfaces with one sign of magnetic polarity, and their pole surfaces with another sign of magnetic polarity are end faces and ring-shaped core surfaces with the same magnetic polarity, the outer magnetically conducting rings, the magnetically conducting core and magnets form a magnetic system with a closed magnetic circuit, and the winding leads are connected to electrically insulated switching elements mounted on a common axis of rotation, with which fixed switching commutations contact Elements designed to connect electrical loads.

При этом тороидальная обмотка может быть выполнена электропроводящей лентой. Такое решение позволяет уменьшить объем намотки и улучшить ее охлаждение.In this case, the toroidal winding can be made of an electrically conductive tape. This solution allows to reduce the amount of winding and improve its cooling.

При этом тороидальная обмотка может иметь промежуточные выводы, подключенные к отдельным коммутационным элементам.In this case, the toroidal winding may have intermediate leads connected to individual switching elements.

Подобное решение позволяет подключать к генератору нагрузки, рассчитанные на различные напряжения.This solution allows you to connect to the generator loads designed for different voltages.

При этом тороидальная обмотка может быть выполнена в виде секций, соединенных последовательно или параллельно, или комбинированно.In this case, the toroidal winding can be made in the form of sections connected in series or in parallel, or in combination.

Такое решение позволяет подключать нагрузки с различной мощностью.This solution allows you to connect loads with different capacities.

При этом магнитопроводящая сердцевина может иметь на радиальных краях цилиндрические отбортовки, контактирующие с наружными магнитопроводящими кольцами, в которых (в отбортовках) выполнены прорези для размещения витков обмотки.In this case, the magnetically conductive core may have cylindrical flanges at radial edges in contact with the outer magnetic conductive rings, in which (in the flanges) slots are made to accommodate winding coils.

Подобное решение уменьшает рассеивание магнитного потока на краях колец и, соответственно, повышает эффективность использования магнитного потока.Such a solution reduces the dispersion of the magnetic flux at the edges of the rings and, accordingly, increases the efficiency of use of the magnetic flux.

При этом постоянные магниты могут быть выполнены в виде намагниченных пленок соответственной толщины, нанесенных на сердцевину.In this case, permanent magnets can be made in the form of magnetized films of appropriate thickness deposited on the core.

Такое решение позволяет уменьшить осевой размер генератора.This solution allows to reduce the axial size of the generator.

Выпуск магнитов из композиций порошка (Sm, Се), (Со, Fe, Mn) с полимерными связками в нашей стране был начат в 1974 году, а затем начался выпуск магнитов, спеченных из порошка соединения состава - Sm2 (Co, Fe)17, обладающих удельной энергией 112-124 кДж/м3. В связи с чем возникла потребность в применении соединений редкоземельных элементов и их использования для изготовления материала намагниченных пленок. См.: Материалы в приборостроении и автоматике. Справочник. Под ред. Ю.М. Пятина. - 2-е изд. М.: Машиностроение, 1982. Стр. 79.The release of magnets from powder compositions (Sm, Ce), (Co, Fe, Mn) with polymer bonds in our country began in 1974, and then the production of magnets sintered from powder of a compound of the composition - Sm 2 (Co, Fe) 17 began having a specific energy of 112-124 kJ / m 3 . In this connection, there was a need for the use of compounds of rare-earth elements and their use for the manufacture of material of magnetized films. See: Materials in instrumentation and automation. Directory. Ed. Yu.M. Pyatina. - 2nd ed. M.: Mechanical Engineering, 1982. p. 79.

Сердечник кольцевой формы может быть выполнен из двух частей с возможностью сборки по секущей плоскости, перпендикулярной оси кольца, что позволяет упростить сборку кольцевого сердечника в серийном производстве генератора.The ring-shaped core can be made of two parts with the possibility of assembly along a secant plane perpendicular to the axis of the ring, which simplifies the assembly of the ring core in serial production of the generator.

При этом кольцевые магниты могут быть выполнены в виде плоского набора магнитов меньшего размера (в сравнении с прототипом), закрепленных одноименными полюсами с магнитопроводящей сердцевиной. Такое решение позволяет изготавливать ротор большого диаметра, вплоть до десятков метров.In this case, the ring magnets can be made in the form of a flat set of smaller magnets (in comparison with the prototype), fixed by the same poles with a magnetic core. This solution allows the manufacture of a large diameter rotor, up to tens of meters.

При этом свободные полости в роторе могут быть заполнены диэлектрическим немагнитным компаундом с возможностью затвердевания.In this case, the free cavity in the rotor can be filled with a dielectric non-magnetic compound with the possibility of solidification.

Это повышает электрическую и механическую прочность генератора, а также влагостойкость, что значительно увеличивает надежность генератора в неблагоприятных условиях эксплуатации.This increases the electrical and mechanical strength of the generator, as well as moisture resistance, which significantly increases the reliability of the generator in adverse operating conditions.

При этом сердечник кольцевой формы и тороидальная обмотка на нем имеют преимущественно прямоугольную форму.Moreover, the ring-shaped core and the toroidal winding on it have a predominantly rectangular shape.

Такое конструктивное решение позволяет выполнить осевые зазоры между магнитопроводящими кольцами и торцевыми сторонами кольцевого сердечника одинаковой величины вдоль радиуса.This design solution allows you to perform axial gaps between the magnetically conducting rings and the end faces of the annular core of the same size along the radius.

При этом коммутационные элементы могут быть выполнены в виде контактных колец и токосъемных щеток с возможностью относительного скольжения, причем кольца закреплены на оси вращения, электрически изолированными от нее, а щетки установлены на неподвижной траверсе.In this case, the switching elements can be made in the form of contact rings and slip rings with the possibility of relative sliding, moreover, the rings are fixed on the axis of rotation, electrically isolated from it, and the brushes are mounted on a fixed traverse.

Изобретение поясняется фигурами. На фиг.1 изображен общий вид генератора. На фиг.2 изображен осевой разрез генератора, при этом кольцевой сердечник условно показан без деталировки. На фиг.3 изображен осевой разрез генератора, на котором показана деталировка кольцевого сердечника. На фиг.4 изображен осевой разрез генератора с кольцевым сердечником из двух частей. На фиг.5 изображен вид по стрелке А фиг.3. На фиг.6 изображен вид на фиг.5 по стрелке Б, а именно - боковая развертка генератора с показом внутренних элементов. На фиг.7 изображена электрическая схема генератора. На фиг.8 изображен вид по стрелке А фиг.3 на составной магнит (возможный вариант).The invention is illustrated by figures. Figure 1 shows a General view of the generator. Figure 2 shows the axial section of the generator, while the annular core is conventionally shown without detail. Figure 3 shows an axial section of the generator, which shows a detail of the annular core. Figure 4 shows an axial section of a generator with an annular core of two parts. Figure 5 shows a view along arrow A of figure 3. Figure 6 shows a view of figure 5 along arrow B, namely, a side scan of the generator showing the internal elements. Figure 7 shows the electrical circuit of the generator. On Fig shows a view along arrow A of figure 3 on a composite magnet (possible).

Введены следующие цифровые обозначения: 1 - ротор; 2 - сердечник; 3 и 4 - части разъемного сердечника (как один из вариантов); 5 - тороидальная обмотка; 6 и 7 - магнитопроводящие кольца; 8 и 9 - постоянные магниты; 10 - магнитопроводящая сердцевина; 11 - ось; 12 - диэлектрическая втулка; 13, 14 и 15 - контактные кольца; 16, 17 и 18 - токосъемные щетки; 19 и 20 - цилиндрические отбортовки на краях магнитопроводящей сердцевины 10; 21 - прорези в отбортовке 19; 22 - диэлектрический немагнитный компаунд; 23 - сегменты составного магнита 8; 24 - прорези в отбортовке 20; 25 - траверса; 26 - двигатель; 27 - фундамент.The following digital designations are introduced: 1 - rotor; 2 - core; 3 and 4 - parts of a split core (as one of the options); 5 - toroidal winding; 6 and 7 - magnetic rings; 8 and 9 - permanent magnets; 10 - magnetically conductive core; 11 - axis; 12 - dielectric sleeve; 13, 14 and 15 - contact rings; 16, 17 and 18 - collector brushes; 19 and 20 - cylindrical flanging at the edges of the magnetic core 10; 21 - slots in flanging 19; 22 - dielectric non-magnetic compound; 23 - segments of the composite magnet 8; 24 - slots in the flanging 20; 25 - traverse; 26 - engine; 27 is the foundation.

N и S обозначают полярность полюсов магнитов, Ω - угловая скорость.N and S denote the polarity of the poles of the magnets, Ω is the angular velocity.

Дополнительно показано: прямыми стрелками - направление тока в витках обмотки 5; фигурными стрелками - направление вращения ротора 1; замкнутыми пунктирными стрелками - направление магнитных потоков (фиг.6).Additionally shown: by straight arrows - the direction of the current in the turns of the winding 5; curly arrows - the direction of rotation of the rotor 1; closed dashed arrows - the direction of magnetic flux (Fig.6).

Генератор выполнен в виде монолитного ротора 1, закрепленного на оси 11, соединенной с двигателем привода вращения 26. На оси 11 укреплена диэлектрическая втулка 12 с контактными кольцами 13, 14 и 15, к которым подключены выводы обмотки 5. С кольцами 13, 14 и 15 контактируют щетки 16, 17 и 18, к которым подключена нагрузка. Щетки 16-18 установлены на общей траверсе 25, которая неподвижно закреплена на корпусе двигателя 26 и электрически изолирована от него. Ротор 1 включает магнитную систему с замкнутым магнитопроводом, состоящим из магнитопроводящей сердцевины 10 в форме плоского кольца, у которого по краям выполнены отбортовки 19, 20 цилиндрической формы, магнитопроводящие кольца 6, 7 и кольцевые постоянные магниты 8 и 9, закрепленные на сердцевине 10 одноименными магнитными полюсами навстречу друг другу. Таким образом, сердцевина 10 с магнитами 8 и 9 образуют кольцевой сердечник 2, у которого торцевые стороны имеют одноименную магнитную полярность. На сердечнике 2 выполнена тороидальная обмотка, при этом к ее торцевым сторонам примыкают магнитопроводящие кольца 6 и 7, контактирующие с цилиндрическими отбортовками 19 и 20, в которых выполнены прорези 21 и 24 для витков. В предлагаемом униполярном генераторе магнитные силовые линии выходят из торцевых поверхностей сердечника 2 с магнитной полярностью N, пересекают перпендикулярно витки на торцевых сторонах обмотки 5, далее по магнитопроводящим кольцам 6, 7 отбортовкам 19, 20 переходят на сердцевину 10 и замыкаются на полюсах с магнитной полярностью S магнитов 8 и 9.The generator is made in the form of a monolithic rotor 1, mounted on an axis 11 connected to a rotation drive motor 26. A dielectric sleeve 12 with contact rings 13, 14 and 15, to which the winding leads 5. are connected, is connected to the axis 11. With rings 13, 14 and 15 brushes 16, 17 and 18 in contact with which the load is connected. Brushes 16-18 are mounted on a common traverse 25, which is fixedly mounted on the motor housing 26 and is electrically isolated from it. The rotor 1 includes a magnetic system with a closed magnetic circuit, consisting of a magnetically conducting core 10 in the form of a flat ring, which has cylindrical flanges 19, 20, magnetically conducting rings 6, 7 and ring permanent magnets 8 and 9 fixed to the core 10 with the same magnetic poles towards each other. Thus, the core 10 with magnets 8 and 9 form an annular core 2, in which the end sides have the same magnetic polarity. A toroidal winding is made on the core 2, with magnetically conducting rings 6 and 7 adjacent to its end sides in contact with cylindrical flanges 19 and 20, in which slots 21 and 24 are made for turns. In the proposed unipolar generator, magnetic field lines emerge from the end surfaces of the core 2 with a magnetic polarity N, intersect perpendicularly the turns on the end sides of the winding 5, then, along the magnetic conductive rings 6, 7, the flanges 19, 20 go to the core 10 and close at the poles with magnetic polarity S magnets 8 and 9.

Известно, что при одновременном вращении радиального проводника с магнитом, который намагничен аксиально, в проводнике генерируется постоянное напряжение (Электрические униполярные машины. Под ред. Л.А. Суханова. ВНИИЭМ, Москва 1964. УДК 621.313.291, стр.9, рис.8).It is known that during the simultaneous rotation of a radial conductor with a magnet that is axially magnetized, a constant voltage is generated in the conductor (Electrical unipolar machines. Edited by L. A. Sukhanov. VNIIEM, Moscow 1964. UDC 621.313.291, p. 9, Fig. 8).

Когда двигатель 26 привода начинает вращать ротор 1, то в радиальных участках витков на торцевых сторонах обмотки 5 возбуждаются токи противоположного направления. Так как все радиальные участки витков обмотки соединены последовательно, то на выходе тороидальной обмотки появится суммарное напряжение всех витков.When the motor 26 of the drive begins to rotate the rotor 1, then in the radial sections of the turns on the ends of the winding 5, currents of the opposite direction are excited. Since all radial sections of the winding turns are connected in series, the total voltage of all turns will appear at the output of the toroidal winding.

Технологическое соединение частей сердечника 2 (фиг.4) возможно любым известным способом: пайкой; склеиванием; соединением немагнитными крепежными элементами и т.д.The technological connection of the parts of the core 2 (figure 4) is possible by any known method: soldering; bonding; connection with non-magnetic fasteners, etc.

Соединение магнитов с сердцевиной 10 также возможно известными способами: склеиванием; припайкой низкотемпературным припоем; соединением немагнитными крепежными элементами; вакуумным напылением и т.д.The connection of the magnets with the core 10 is also possible by known methods: gluing; soldering with low temperature solder; connection with non-magnetic fasteners; vacuum spraying, etc.

Следует отметить, что на работу предлагаемого генератора его ориентация в пространстве не влияет. Однако для генератора большой мощности с диаметром ротора несколько метров и более все-таки предпочтительнее ориентация оси вращения - вертикальная. В этом случае опорные подшипники нагружены равномернее и ресурс их службы, а значит и всего генератора, увеличивается.It should be noted that its operation in space does not affect the operation of the proposed generator. However, for a high-power generator with a rotor diameter of several meters or more, the vertical axis orientation is still preferable. In this case, the thrust bearings are loaded evenly and the service life of them, and therefore the entire generator, is increased.

Таким образом, в отличие от известного прототипа, технический результат заключается в том, что в предлагаемом изобретении генерация напряжения осуществляется в многовитковой тороидальной обмотке, в которой напряжения в отдельных витках последовательно суммируются, при этом магнитный поток возбуждения создается постоянными магнитами.Thus, in contrast to the known prototype, the technical result is that in the present invention, the voltage generation is carried out in a multi-turn toroidal winding in which the voltages in the individual turns are sequentially summed, while the magnetic flux of the excitation is created by permanent magnets.

Claims (12)

1. Униполярный генератор постоянного тока, содержащий ротор с возможностью вращения на оси, включающий магнитную систему с замкнутым магнитопроводом, обмотку для генерации напряжения, коммутационные элементы, расположенные осесимметрично с возможностью относительного вращения, отличающийся тем, что ротор снабжен сердечником кольцевой формы, торцевые стороны которого выполнены с магнитной полярностью одного знака, на который намотана, по крайней мере, одна тороидальная обмотка для генерации напряжения, при этом к торцевым сторонам тороидальной обмотки снаружи примыкают два магнитопроводящих кольца, выполненных из магнитомягкого материала, а кольцевой сердечник включает два кольцевых магнита, намагниченных аксиально, и магнитопроводящую сердцевину в форме преимущественно плоского кольца, выполненную из магнитомягкого материала, к которой с двух сторон примыкают указанные магниты полюсными поверхностями с одним знаком магнитной полярности, а их полюсные поверхности с другим знаком магнитной полярности являются торцевыми поверхностями сердечника кольцевой формы с одноименной магнитной полярностью, причем наружные магнитопроводящие кольца, магнитопроводящая сердцевина и магниты образуют магнитную систему с замкнутым магнитопроводом, а выводы обмотки подключены к электрически изолированным коммутационным элементам, установленным на общей оси вращения, с которыми контактируют с возможностью скольжения неподвижные коммутационные элементы, предназначенные для подключения электрических нагрузок.1. A unipolar DC generator containing a rotor with a possibility of rotation on the axis, including a magnetic system with a closed magnetic circuit, a winding for generating voltage, switching elements located axisymmetrically with the possibility of relative rotation, characterized in that the rotor is equipped with a ring-shaped core, the end sides of which made with a magnetic polarity of the same sign, on which at least one toroidal winding is wound to generate voltage, while the torus has end faces two magnetically conductive rings made of magnetically soft material adjoin the oidal winding from the outside, and the annular core includes two ring magnets magnetized axially, and a magnetically conductive core in the form of a predominantly flat ring made of magnetically soft material, to which the magnets are adjoined on two sides by polar surfaces with one sign of magnetic polarity, and their pole surfaces with another sign of magnetic polarity are the end surfaces of the ring core with the same magnetic polarity, and the outer magnetically conducting rings, the magnetically conducting core and magnets form a magnetic system with a closed magnetic circuit, and the winding leads are connected to electrically insulated switching elements mounted on a common axis of rotation, with which fixed switching elements are intended to be connected for sliding connection electrical loads. 2. Униполярный генератор по п.1, отличающийся тем, что тороидальная обмотка выполнена электропроводящей лентой.2. The unipolar generator according to claim 1, characterized in that the toroidal winding is made of an electrically conductive tape. 3. Униполярный генератор по п.1, отличающийся тем, что тороидальная обмотка имеет промежуточные выводы, подключенные к отдельным коммутационным элементам.3. The unipolar generator according to claim 1, characterized in that the toroidal winding has intermediate leads connected to individual switching elements. 4. Униполярный генератор по п.1, отличающийся тем, что тороидальная обмотка выполнена в виде секций, соединенных последовательно или параллельно, или комбинированно.4. The unipolar generator according to claim 1, characterized in that the toroidal winding is made in the form of sections connected in series or in parallel, or in combination. 5. Униполярный генератор по п.1, отличающийся тем, что магнитопроводящая сердцевина имеет на радиальных краях цилиндрические отбортовки, контактирующие с наружными магнитопроводящими кольцами, в которых в отбортовках выполнены прорези для размещения витков обмотки.5. The unipolar generator according to claim 1, characterized in that the magnetically conductive core has cylindrical flanges at radial edges in contact with the outer magnetic conductive rings, in which flanges are made in the flanges to accommodate winding coils. 6. Униполярный генератор по п.1, отличающийся тем, что постоянные магниты выполнены в виде намагниченных пленок, соответственной толщины, нанесенных на сердцевину.6. The unipolar generator according to claim 1, characterized in that the permanent magnets are made in the form of magnetized films of the corresponding thickness deposited on the core. 7. Униполярный генератор по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала намагниченных пленок используют соединения редкоземельных металлов с кобальтом, например Sm2(Co, Fe)17.7. Unipolar generator according to claim 1, characterized in that as a material magnetised films, compounds of rare earth metals to cobalt, such as Sm 2 (Co, Fe) 17. 8. Униполярный генератор по п.1, отличающийся тем, что сердечник кольцевой формы выполнен из двух частей с возможностью сборки по секущей плоскости, перпендикулярной оси кольца.8. The unipolar generator according to claim 1, characterized in that the ring-shaped core is made of two parts with the possibility of assembly along a secant plane perpendicular to the axis of the ring. 9. Униполярный генератор по п.1, отличающийся тем, что кольцевые магниты выполнены в виде плоского набора магнитов меньшего размера, закрепленных одноименными полюсами с манитопроводящей сердцевиной.9. The unipolar generator according to claim 1, characterized in that the ring magnets are made in the form of a flat set of smaller magnets, fixed by the same poles with a mannitic core. 10. Униполярный генератор по п.1, отличающийся тем, что свободные полости в роторе заполнены диэлектрическим немагнитным компаундом с возможностью затвердевания.10. The unipolar generator according to claim 1, characterized in that the free cavities in the rotor are filled with a dielectric non-magnetic compound with the possibility of solidification. 11. Униполярный генератор по п.1, отличающийся тем, что сердечник кольцевой формы и тороидальная обмотка на нем имеют преимущественно прямоугольную форму.11. The unipolar generator according to claim 1, characterized in that the ring-shaped core and the toroidal winding on it have a predominantly rectangular shape. 12. Униполярный генератор по п.1, отличающийся тем, что коммутационные элементы выполнены в виде контактных колец и токосъемных щеток с возможностью относительного скольжения, причем кольца закреплены на оси вращения, электрически изолированными от нее, а щетки установлены на неподвижной траверсе. 12. The unipolar generator according to claim 1, characterized in that the switching elements are made in the form of slip rings and slip rings with the possibility of relative sliding, moreover, the rings are fixed on the axis of rotation, electrically isolated from it, and the brushes are mounted on a fixed crosshead.
RU2014102816/07A 2014-01-28 2014-01-28 Unipolar direct-current generator RU2546970C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014102816/07A RU2546970C1 (en) 2014-01-28 2014-01-28 Unipolar direct-current generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014102816/07A RU2546970C1 (en) 2014-01-28 2014-01-28 Unipolar direct-current generator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2546970C1 true RU2546970C1 (en) 2015-04-10

Family

ID=53296128

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014102816/07A RU2546970C1 (en) 2014-01-28 2014-01-28 Unipolar direct-current generator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2546970C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2641652C1 (en) * 2016-10-27 2018-01-19 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Unipolar generator
RU188915U1 (en) * 2018-08-22 2019-04-29 Акционерное общество "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте" Device for simulating an alternating magnetic field
RU210702U1 (en) * 2022-01-24 2022-04-28 Евгений Николаевич Коптяев UNIPOLAR GENERATOR
RU212791U1 (en) * 2022-04-22 2022-08-08 Евгений Николаевич Коптяев DESIGN OF A SINGLE-PHASE UNIPOLAR GENERATOR

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1266621A (en) * 1969-08-01 1972-03-15
DE2600889A1 (en) * 1976-01-12 1977-07-14 Reinhard Ing Grad Reinke DC generator conductor rotating in radial field - produces steady DC output using homogeneous radial magnetic field with conductors connected in series
WO2001086785A1 (en) * 2000-05-05 2001-11-15 Robert Bosch Gmbh Unipolar transverse flux machine
US6924576B2 (en) * 2002-06-06 2005-08-02 Robert Bosch Gmbh Transverse flux machine, in particular a unipolar transverse flux machine
RU2284629C2 (en) * 2004-01-21 2006-09-27 Алексей Николаевич Филиппов Unipolar overhung brushless direct-current generator
RU2307596C1 (en) * 2005-12-02 2007-10-10 Дмитрий Александрович Плохих Method for surgical treatment at inborn eventration
RU2367079C1 (en) * 2008-06-30 2009-09-10 Дмитрий Валерьевич Уппе Unipolar brushless machine
KR100970010B1 (en) * 2008-05-26 2010-07-15 신동식 Homopolar generator with built in homopolar motor

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1266621A (en) * 1969-08-01 1972-03-15
DE2600889A1 (en) * 1976-01-12 1977-07-14 Reinhard Ing Grad Reinke DC generator conductor rotating in radial field - produces steady DC output using homogeneous radial magnetic field with conductors connected in series
WO2001086785A1 (en) * 2000-05-05 2001-11-15 Robert Bosch Gmbh Unipolar transverse flux machine
US6924576B2 (en) * 2002-06-06 2005-08-02 Robert Bosch Gmbh Transverse flux machine, in particular a unipolar transverse flux machine
RU2284629C2 (en) * 2004-01-21 2006-09-27 Алексей Николаевич Филиппов Unipolar overhung brushless direct-current generator
RU2307596C1 (en) * 2005-12-02 2007-10-10 Дмитрий Александрович Плохих Method for surgical treatment at inborn eventration
KR100970010B1 (en) * 2008-05-26 2010-07-15 신동식 Homopolar generator with built in homopolar motor
RU2367079C1 (en) * 2008-06-30 2009-09-10 Дмитрий Валерьевич Уппе Unipolar brushless machine

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2641652C1 (en) * 2016-10-27 2018-01-19 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Unipolar generator
RU188915U1 (en) * 2018-08-22 2019-04-29 Акционерное общество "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте" Device for simulating an alternating magnetic field
RU210702U1 (en) * 2022-01-24 2022-04-28 Евгений Николаевич Коптяев UNIPOLAR GENERATOR
RU212791U1 (en) * 2022-04-22 2022-08-08 Евгений Николаевич Коптяев DESIGN OF A SINGLE-PHASE UNIPOLAR GENERATOR

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11374442B2 (en) Multi-tunnel electric motor/generator
US11575301B2 (en) Dual rotor electrical machines
US20220302811A1 (en) Multi-tunnel electric motor/generator
US11784523B2 (en) Multi-tunnel electric motor/generator
US10476362B2 (en) Multi-tunnel electric motor/generator segment
CN108964396B (en) Stator partition type alternate pole hybrid excitation motor
RU2546970C1 (en) Unipolar direct-current generator
US20200044494A1 (en) High-magnetic-flux discrete stator electrical machine
RU2533886C1 (en) Brushless direct current motor
US10910934B2 (en) Electric motor
US4387335A (en) Constant-frequency dynamo with stationary armature
US9831753B2 (en) Switched reluctance permanent magnet motor
CN111953161A (en) Double-winding axial magnetic field multiphase flywheel pulse generator system
JP2016119837A (en) Separately excited electric machine with at least one primary magnetic circuit and at least two secondary magnetic circuits
RU105540U1 (en) MODULAR ELECTRIC MACHINE
Sezenoğlu et al. Design of axial flux permanent magnet generator for generator driven electromagnetic launcher
RU2393615C1 (en) Single-phase contact-free electromagnetic generator
CN110504810B (en) Parallel magnetic circuit hybrid excitation reluctance motor system
CN108599494B (en) Vehicle-mounted hybrid excitation generator
RU116714U1 (en) MAGNETO-DISK MACHINE
RU71189U1 (en) LOW-TURNING ELECTRIC MACHINE
RU2359392C1 (en) Commutator machine with polar armature
CN113872406B (en) Birotor axial hybrid excitation double salient pole motor
CN111954973A (en) Rotating electrical machine and aircraft with such a machine
Noroozi et al. Passive-rotor disk-shaped transverse-flux permanent-magnet generator for small wind turbine application

Legal Events

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

Effective date: 20170129

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20180823

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200129

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20210720