На фиг.1 представлена униполярная электрическая машина, продольный разрез; на фиг.2 и 3 электрическая схема последовательного соединения пластинчатых симметричных секторных элементов рабочей обмотки выходного напряжения; на фиг. 4 электрическая схема соединения обмоток возбуждения с коммутационными пластинами коллекторного узла, положительной и отрицательной щетками. Предлагаемое устройство содержит вращающийся индуктор с расположенными радиально по кругу и смещенными друг относительно друга по осям на 90о четырьмя парами катушек обмотки 1 возбуждения, их магнитопроводы 2, закрепленные на валу 3 и изолированные от него и между собой коммутационные пластины коллекторного узла с токосъемными щетками 4, контакты 5 от шин возбуждения, соединительные проводники 6 между катушками обмоток возбуждения и коммутационными пластинами коллекторного узла, вентилятор охлаждения 7, насаженную на вал и вращающуюся вместе с ним распорную втулку 8, на торцах которой крепятся с возможностью снятия при разборке машины магнитопроводы 9, неподвижные симметричные ферромагнитные пластинчатые секторные элементы рабочей обмотки 10 выходного напряжения, их соединительные проводники 11, узел 12 крепления элементов рабочей обмотки с соответствующей изоляцией от корпуса машины и между элементами обмотки, контакты 13 выходной цепи рабочей обмотки, корпус 14 машины, съемные, боковины 15 корпуса, вентиляционные прорези 16 в боковинах машины. На фиг. 2 изображена электрическая схема последовательного соединения двух пятирядных симметричных секторов рабочей обмотки 10 (центральные секторные элементы представлены в разрезе). Каждый элемент обмотки имеет форму пластины части кругового кольца. Эта поверхность и является рабочей поверхностью, на которой будет действовать магнитный поток. Стрелками указано направление возбуждаемого тока, верхнего сектора в сторону вала машины, т.е. к центру, а нижнего сектора обмотки, наоборот от центра. Это достигается за счет того, что эти сектора обрабатываются полюсами разной полярности, так как коммутационные пластины коллекторного узла в схеме возбуждения постоянно и циклически меняют полярность работающих катушек возбуждения, причем таким образом, что в верхней полусфере всегда действует только южный полюс, а в нижней наоборот всегда действует только северный полюс. Два нейтральных промежутка 17 смещены по осям на 180о. Последовательно соединительные проводники 11 круглого сечения размещены по линии дуги круга и в них не будет наводиться встречная ЭДС, так как они пересекаются неизменяемым магнитным потоком. В целом рабочая обмотка (в виде большого бублика) изготовляется в блочном исполнении с необходимой изоляцией, устанавливается и снимается целиком с выемкой одной из боковых сторон машины. В схеме соединения обмоток катушек возбуждения (фиг. 4) четыре пары обмоток А1, А2, А3, А4 катушек возбуждения. Магнитная цепь замыкается в межполюсном пространстве индуктора через секторы рабочей обмотки 10 между северными и южными полюсами. Между обмотками 1 каждой пары соединительный проводник 6, соединяющий концы К1 одной обмотки с началами Н2 другой обмотки. Каждые две пары одновременно работающих катушек возбуждения смещены по осям на 180о, например: А1-А3 и А2-А4. Начала Н1 каждой пары обмоток 1 катушек возбуждения выходят на коммутационные пластины коллекторного узла, смещенные по осям друг относительно друга на 90о. Концы К2 каждой пары обмоток 1 выходят на смещенные на 180о коммутационные пластины коллекторного узла. Щетки 4 по длине дуги, равные длине дуги коммутационной пластины, при скольжении по коллекторному узлу попеременно и постоянно подают напряжение в обмотки катушек возбуждения. Каждые две пары обмоток катушек при прохождении нейтральных промежутков 17 меняют свою полярность. За время полного одного оборота вала смена полярности происходит четыре раза. В моменты одновременной смены полярности в двух парах катушек в работе остаются другие две пары. При этом магнитный поток весьма кратковременно колеблется по величине (уменьшается на 50%). Униполярная электрическая машина может быть изготовлена малой мощности, напряжением до 250 В. В качестве первичного двигателя может быть использована энергия ветра и рек, двигатель внутреннего сгорания или электродвигатель. При вращении вала машины и подаче постоянного тока от шин возбуждения через контакты 5, положительную и отрицательную щетки 4 происходит перемещение коммутационных пластин коллекторного узла, соединенных с началами Н1 и концами К2 всех катушек возбуждения. При этом циклически меняется направление тока в катушках возбуждения, обеспечивая их разную одноименно-полюсность в верхней и нижней полусферах, что и позволит выполнить последовательное соединение пластинчатых симметричных секторных элементов обмотки выходного напряжения коаксиально расположенными соединительными проводниками, на выходных контактах 13 возникнет однонаправленная ЭДС. Дополнительным положительным эффектом предложенного устройства является улучшение эксплуатации, так как для замены щеток не требуется разборка машины (у прототипа щетки закрыты магнитопроводом статора и недоступны даже для визуального контроля). Улучшаются и экономические показатели. Предложенное устройство машины более дешевое при изготовлении, так как не требуется расхода цветного металла для изготовления рабочей обмотки выходного напряжения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯУНИПОЛЯРНАЯ МАШИНА, содержащая корпус, индуктор с магнитопроводом и установленной в нем обмоткой возбуждения, размещенную в межполюсном пространстве индуктора рабочую обмотку и закрепленный на валу коллекторный узел, взаимодействующий с щетками электрической сети, отличающаяся тем, что индуктор выполнен в виде размещенных на валу якоря радиальных магнитопроводов с обмотками возбуждения, подключенными к коммутационным пластинам коллекторного узла, рабочая обмотка установлена неподвижно относительно корпуса и выполнена из последовательно соединенных изолированных друг от друга рядов пластинчатых симметричных секторных элементов. Версия для печати |