Униполярная машина Советский патент 1938 года по МПК H02K31/02 

Изобретение относится к униполярным машинам иостоянного тока весьма большой силы и малого напряжения.

Униполярные машины постоянного тока широко известны. В частности, известны такие машины, в которых железо якоря используется в качестве проводника индуктируемого тока, причем щетки, снимаюш,ие ток, наложены непосредственно на ротор в местах наименьшей окружной скорости. Равным образом, известны униполярные машины с тремя расширениями на роторе, служащими для направления магнитного потока; при этом среднее расщирение делается обычно вдвое большей аксиальной ширины, чем крайние расширения.

Предлагаемая машина отличается от известных, с одной стороны, совокупным использованием ряда признаков, встречаюшихся раздельно в разных известных машинах, а с другой стороны, особой соразмерностью диаметров роторных расширений и диаметра самого ротора. Эти отличия дают предлагаемой машине ряд серьезных практических преимуществ.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на фиг. 1 и 2 которого схематически изображена в продольном и поперечном разрезах принципиальная конструкция предлагаемой униполярной машины, а на фиг. 3 - частичный продольный разрез варианта машины.

В чугунном или стальном цилиндрическом корпусе 7 с кольцевыми полюсами 2, 3, 3 помещены катушки возбуждения 6, питаемые постоянным током. В кольцевых полюсах вращается ротор, насаженный на вал 10. Ротор изготовляется из стали, обладающей хорошей электро- и магнитопроводностью. При вращении ротора в роторных расширениях 5 и.б индуктируются электродвижущие силы. Ток с ротора снимается щетками 7, которые наложены непосредственно на части 4 ротора, имеющие наименьшую окружную скорость.

13 двухпроводной машине (фиг. 1) используется только э. д. с. среднего роторного расширения 5. Она вдвое больше э. д. с., возникающих в роторных расширениях 6. В машинах для двух напряжений (фиг. 3) цспользуется также а. д. с. роторных расширений 6, подобно тому, как это имеет место и в некоторых известных конструкциях. Для использования этой э. д. с. к внешней поверхности роторных расширений б добавляется выступ //, по котором) скользят щетки 12. Внутри машины также устанавливаются дополнительные щетки J3.

Для уменьшения магнитного сопротивления ротора между частями 4 и расширениями б сделаны уширения 9.

Таким образом, в машине отсутствуют специальные проводники, в которых индуктируется ток.

Роторные расширения 5 и 6 имеют диаметр, вдвое больший диаметра части 4 ротора. Ширина расширения 5 равна или больше половины диаметра части 4.

Наложение щеток на места ротора, имеющие наименьи1ую окружную скорость, дает возможность осуществлять съем тока при скоростях, не превышающих значений, даваемых заводами для щеток определенных марок.

Наличие крайних роторных расщирений б является весьма существенным, так как они:

1)увеличивают поверхность охлаждения ротора, а следовательно, и его мощность на единицу веса;

2)увеличивают объем воздуха в машине, благодаря чему улучшается охлаждение как самого ротора, так и катущек возбуждения, что также повыщает мощность на единицу веса мащины;

3)уменьшают осевую длину машины, что также несколько уменьщает вес машины на единицу мощности;

4)дают возможность получить в воздушном зазоре небольшую плотность магнитного потока (при большой величине индукции, входящей в формулу, выражающую значение индуктируемой э. д. с.), что дает экономию .меди на возбуждение при небольшой длине машине;

5)дают возможность при ремонте ротора вынуть его, не разбирая всей мащины и не вынимая катущек возбуждения; так как все три роторных расщирения имеют одинаковый диаметр, то ротор легко вынимается в осевом направлении после снятия щеток, и одного из подшипников: как в коллекторных машинах;

6)создают весьма интенсивное втягивание ротора в кольцевые полюса, благодаря чему совершенно исключается возможность осевого давления на подшипники;

7) в значительной степени уменьщают уравнительные токи в железе ротора, возникающие вследствие возможного эксцентрического положения ротора в кольцевых полюсах 2, 3, так как, благодаря своей небольщой толщине, они обладают сравнительно большим омическим сопротивлением; это повышает к. п. д. машины.

Отношение диаметра части мотора, по которой скользят щетки 7, к диаметру расширений 5 к 6 выбрано равным 0,5. Отношение это является чисто конструктивной особенностью, вызванной тем, что при этом условии вес машины на единицу мощности получается наименьшим.

Подшипники машины могут быть изолированы от ее корпуса, что препятствует возникновению уравнительных токов через вал, подшипники и корпус и повышает к. п. д. мащины.

Предлагаемая униполярная машина предназначается для получения невысоких напряжений (примерно до 30 V) и очень больших сил тока (до 300000 А). Он предназначается, главным образом, для целей электролиза.

Однако, машина может быть применена и для других целей. Выполненный экземпляр мащины на 4 V и 2500 А, при 4000 оборотов в минуту применяется для выверки всевозможной высокоамперной аппаратуры и работает вполне нормально.

Понижение расчетной скорости мащины сопровождается увеличением ее мощности.

Предмет изобретения.

Униполярная машина постоянного тока весьма большой силы и малого напряжения с цилиндрическим статором, имеющим кольцевые полюса и параллельно им расположенные кольцевые катушки возбуждения, и с цилиндрическим ротором, имеющим цилиндрическое якорное расширение, металл которого используется в качестве проводника индуктируемого тока и по обе стороны которого, на цилиндрических частях ротора, имеющих наименьшую окружную скорость, расположены щетки, отличающаяся

тем, что с обеих сторон якорного рас- колец) наложены щетки, расположены

ширения 5, имеющего диаметр, по крайней мере вдвое больший диаметра тех частей ротора, на которые непосредственно (т. е. без контактных

аналогичные магнитопроводящие роторные расширения такого же диаметра, но вдвое меньшей аксиальной ширины.