ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА ПОСТОЯННОГО ТОКА Советский патент 1971 года по МПК H02K29/03 H02K3/00 

По основному авт. св. № 245201 известна электрическая машина постоянного тока, содержащая якорь и индуктор, работа которой основана на использовании эффекта Холла, причем якорная обмотка машины выполнена из лентообразного полупроводникового материала с высокой подвижностьЕО токоносителей.

Предлагаемая машин отличается от известной тем, что якорная обмотка выполнена в виде цилиндрического многовиткового рулона, к началу и концу которого в средних точках по образующей рулона, расположенных под одноименными полюсами индуктора, присоединены токоподводящие проводники.

Такое выполнение машины позволяет повысить ее энергетические показатели и надежность.

На фиг. 1 проиллюстрирован процесс генерирования постоянной э.д.с. в лентообразном проводнике описываемой машины; на фиг. 2 показана предложенная машина, поперечный разрез; на фиг. 3 - то же, продольный разрез; на фиг. 4-8 - различные варианты конструктивного исполнения описываемой мащины.

Принцип действия предлагаемой электрической мащнны основывается на следующем физическом явлении: если взять плоский проводник / (фиг. 1) в виде пластины, ленты или

пленки и перемещать вдоль его поверхности многополюсный магнит, силовые линии В которого перпендикулярны плоскости проводника, то на концах 2 и проводника возникает

однонаправленная э. д. с. Полярность э. д. с. зависит от направления перемещения магнита, а величина пропорциональна скорости неремещения, квадрату величины магнитной индукции, числу полюсов магнита, ширине ленточного проводника и величине подвил ности токоносителей в материале проводника. Этот эффект проявляется в наибольшей степени в полупроводниках с высокой подвижностью токоносителей, таких как соленоид и теллуРИД ртути, арсених и антимонид индия и т. п.

Такое явление объясняется следующим образом. При пересечении поперечных образующих

ленточного проводника магнитными силовыми линиями на боковых гранях этого проводника под каждым из полюсов возникает э. д. с., в результате чего в теле проводника, в плоскости, параллельной его верхней и нижней граням, возникают вихревые точки /ф. При воздействии на вихревые токи вызвавшего их магнитного поля создается отклоняющая электроны сила Лоренца. В результате действия на движущиеся электроны сил Лоление которой параллельно направлению относительного перемещения магнита. Образующиеся под каждым из полюсов э. д. с. Холла Cii, 6x2- ехп складываются как одинаково направленные и последовательно включенные, создавая на концах 2 и 3 проводника суммарную постоянную э. д. с.

Для увеличения выходной э. д. с. и вращающего момента электрической машины (фиг. 2) обмотка ротора выполняется в виде многовиткового цилиндрического рулона, навитого из лентообразного проводника /, обладающего большой подвижностью токоносителей. Проводник быть изготовлен либо методо.м вакуумного испарения и напыления слоя полупроводникового материала на изоляционную пленку с последующей навивкой этой пленки на стальной пакет ротора, либо методом напыления непосредственно на изолированный пакет ротора последовательно сначала тонкого слоя полупроводника, а затем еще более тонкого слоя изолятора. Сердечник 4 ротора (фиг. 3) представляет собой пакет, набранный из кольцеобразных пластин электротехнической стали.

С целью исключения пульсации генерируемой постоянной э. д. с. за счет наводок переменной э. д. с. в токоподводящих концах 2 и последние присоединяются к серединам краев лентообразного проводника, располагаются под одноименными нолюсами индуктора 5 и скручиваются между собой. Концы 2 и 5 присоединяются к контактным кольцам 6, с которых напряжение снимается при помощи щеток 7.

Многополюсный статор (индуктор) 5 может быть выполнен в виде постоянного магнита, либо иметь электромагнитное возбуждение. При необходимости получения от одного генератора нескольких различных напряжений обмотка ротора может быть выполнена из нескольких составных частей, каждая из которых подключается к своим контактным кольцам.

С целью снижения инерционности ротор может быть выполнен в виде полого цилиндра 8, вращаемого в зазоре между статорами, внутренним и внешним, один из которых, например внутренний 9, является индуктором. Сердечник статора 10 ,(фиг. 5) представляет собой цилиндрический пакет, набранный из кольцеобразных пластин электротехнической стали, а ротор (индуктор) Л - сердечник с электромагнитным возбуждением.

На фиг. 6 представлен вариант исполнения предложенной машины с внутренним статором. Такое конструктивное исполнение машины удобнее в отношении наложения на статор полупроводниковой обмотки.

В случае применения машины в качестве возбудителя для бесконтактного генератора (фиг. 7) полупроводниковая рулонная обмотка ротора 12 соединена с обмоткой соосного с ним индуктора 13, при вращении которого генерируется напряжение в обмотке 14 статора. Первичное возбуждение на генератор подается в обмотку статора 15. Статор 15 может иметь дополнительную обмотку, которая соединяется с обмоткой 14 для получения обратных связей. При положительной обратной

связи генератор может работать в качестве бесконтактного электромашинного усилителя. На фиг. 8 изображен один из вариантов исполнения машины с электромагнитным возбуждением. Полупроводниковая обмотка наложена на сердечник ротора 12, на одном валу с которым установлен зубчатый сердечник 16 с подмагничивающей обмоткой 17 в его пазах. Мащина имеет два статора: зубчатый статор 18 с обмоткой возбуждения 19 в пазах

и гладкий статор 20 с полупроводниковой обмоткой 21.

При вращении машины постоянный ток возбуждения подается на клеммы 22 и 23 обмотки 19. Благодаря создавшемуся магнитному

полю в полупроводниковой обмотке ротора 12 наводится постоянная э. д. с., питающая подмагничивающую обмотку 17, а благодаря создавшемуся магнитному полю в сердечнике 16 в полупроводниковой обмотке 21 в свою

очередь наводится постоянная э. д. с., которая передается на клеммы 24 и 25.

Статор 18 может иметь дополнительные обмотки, присоединение которых к обмотке 21 позволяет осуществлять обратную связь по

току или напряжению. При положительной обратной связи машина может быть использована в качестве бесконтактного электромашинного усилителя постоянного тока.

Предмет изобретения

Электрическая машина ностоянного тока по авт. св. № 245201, отличающаяся тем, что, с

целью повышения энергетических показателей, якорная обмотка вынолнена в виде цилиндрического многовиткового рулона, к началу и концу которого в средних точках по образующей рулона, расположенных под одпоименными полюсами индуктора, присоединены токоподводящие проводники.

Фиг 2

Фиг,.з

1 2,3 1

,3Ю 11 1

-U

Фиг..5

Фиг.б

Фи1- 7

22 22 19

24

2,5 10 2J