ЭЛЕКТРОМАШИННЫЙ АГРЕГАТ

ЭЛЕКТРОМАШИННЫЙ АГРЕГАТ


RU (11) 2072615 (13) C1

(51) 6 H02K51/00, H02K31/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 93041344/07 
(22) Дата подачи заявки: 1993.08.17 
(45) Опубликовано: 1997.01.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Авторское свидетельство СССР N 1064386, кл. H 02K 31/00, 1982 г. 
(71) Заявитель(и): Обухов Виталий Арсеньевич 
(72) Автор(ы): Обухов Виталий Арсеньевич 
(73) Патентообладатель(и): Обухов Виталий Арсеньевич 

(54) ЭЛЕКТРОМАШИННЫЙ АГРЕГАТ 

Использование: в регулируемом электроприводе, генераторных агрегатах переменного тока с произвольной частотой вращения приводного вала, а также в качестве преобразователя частоты с плавным регулированием выходных параметров электроэнергии - частоты и амплитуды напряжения. Сущность изобретения: электромашинный агрегат состоит из трех машин переменного тока 1, 2, 3 и двух униполярных машин 4, 5. Обмотки и магнитопроводы их индукторов и якорей установлены на приводном валу 18 с возможностью вращения. Обмотки 21 и 25 якорей униполярных машин и индукторы 12, 15 машин переменного тока выполнены в виде электропроводящих полых цилиндров, жестко попарно соответственно соединенных между собой и размещенных в герметичных кольцевых камерах 33, 34, которые образованы установленными на едином валу привода ферромагнитными цилиндрами с торцевыми кольцами 7 и защитными полыми цилиндрами 30, 32, с жидкометаллическими контактами. Последние у якорей униполярных машин жестко связаны с валом и электрически соединены между собой. Устройство обладает широким диапазоном регулирования выходных параметров, высокими cos и КПД, многофункционально. 9 з. п ф-лы, 6 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области электромашиностроения, в частности к электромашинным агрегатам (ЭМА), содержащим несколько взаимосвязанных машин, и может быть использован в регулируемом электроприводе, в генераторных агрегатах переменного тока с произвольной частотой вращения приводного вала, в качестве преобразователя частоты с плавным регулированием выходных параметров электроэнергии (частоты и амплитуды напряжения).

Известна конструкция ЭМА, состоящего из машины переменного тока и двух униполярных машин ( авт. свид. СССР N 1064386. Бюллетень изобретения N 48, 1983), которая может быть принята в качестве аналога и прототипа.

Прототип содержит машину переменного тока (асинхронный двигатель), имеющую статор с магнитопроводом и обмоткой переменного тока, индуктор (ротор) с короткозамкнутой обмоткой и магнитопроводом, две униполярные машины со статорами с магнитопроводами и кольцевыми катушками возбуждения, якорями с магнитопроводами и обмотками, герметичную кольцевую камеру с жидкометаллическими контактами, приводной вал с магнитной муфтой в виде полого цилиндра, имеющей связь только с якорем второй униполярной машины, подшипниковые опоры.

Недостатками прототипа являются: большие массы и габариты, так как в передаче вращающего момента на приводной вал участвует только одна (вторая) униполярная машина; низкие энергетические показатели cos и КПД), так как машина переменного тока асинхронная; узкий диапазон регулирования, так как одна катушка возбуждения на две униполярные машины не позволяет изменять в них соотношение магнитных потоков.

Цель изобретения уменьшение массогабаритов, расширение диапазона регулирования, повышение энергетических характеристик, расширение области функционального применения.

Указанная цель достигается тем, что в отличие от прототипа предлагаемый ЭМА снабжен второй машиной переменного тока с магнитопроводом и обмоткой переменного тока и индуктором с обмоткой и магнитопроводом; обмотки и магнитопроводы индукторов машин переменного тока, обмотки и магнитопроводы якорей униполярных машин установлены с возможностью вращения, причем, приводной вал снабжен ферромагнитным цилиндром с торцевыми кольцами, разделительным кольцом и защитным полыми цилиндрами, совместно образующими две кольцевые герметичные камеры, индуктор машины переменного тока и обмотка якоря первой униполярной машины выполнены в виде первого и второго полых электропроводящих цилиндров, жестко механически соединенных между собой и размещены в первой герметичной кольцевой камере с жидкометаллическими контактами, обмотка якоря второй униполярной машины и индуктор второй машины переменного тока выполнены в виде третьего и четвертого электропроводящих полых цилиндров, жестко механически соединенных между собой, и размещены во второй герметичной кольцевой камере с жидкометаллическими контактами, жидкометаллические контакты якорей униполярных машин жестко механически связаны с валом и электрически соединены между собой, кроме того, второй и третий полые цилиндры обмоток якорей первой и второй униполярных машин выполнены ферромагнитными, снабжены немагнитными электропроводящими стержнями и разделены по осям симметрии кольцевых катушек возбуждения немагнитными кольцами, кроме того, первый и четвертый полые электропроводящие цилиндры со сторон, примыкающих соответственно ко второму и третьему полым цилиндрам, разделены вдоль образующей на высотах обмоток возбуждения на части изоляционными промежутками и изоляцией от соответствующих им магнитопроводов числом, равным числу полюсов соответствующих им обмоток переменного тока, эти части соединены одними полярностями с примыкающими к ним торцами второго и третьего цилиндров, другими полярностями соединены с жидкометаллическими контактами соответствующей полярности якорей первой и второй униполярных машин, кроме того, магнитопроводы якорей униполярных машин и магнитопроводы индукторов машин переменного тока механически отделены от соответствующих им обмоток и жестко закреплены на валу, кроме того, защитные цилиндры на длине униполярных машин выполнены в виде полого ферромагнитного цилиндра, снабженного немагнитными электропроводящими стержнями, и разделены по осям симметрии катушек возбуждения и по торцам униполярных машин немагнитными электропроводящими кольцами, защитные цилиндры на длинах магнитопроводов машин переменного тока выполнены из чередующихся по окружности ферромагнитных и немагнитных изолированных пластин, кроме того, магнитопровод и обмотка второй машины переменного тока выполнены в виде электропроводящего ферромагнитного цилиндра, жестко закрепленного на приводном валу, кроме того, статор машины переменного тока выполнен в виде полого цилиндра с установленными по торцам дисками, снабженными с внутренних сторон радиальными пазами, с установленными в них ферромагнитными пластинами клинообразного поперечного сечения, причем, половина ферромагнитных пластин выполнена со ступеньками на высоте ярма магнитопровода, обмотка переменного тока выполнена в виде плоских катушек, размещенных между клинообразными пластинами на ступеньках клинообразных пластин и соединенных между собой по типу многофазных обмоток, кроме того, полый электропроводящий немагнитный цилиндр индуктора машины переменного тока выполнен с размещенным на его цилиндрической поверхности магнитопроводом, выполненным в виде системы полюсов, образующих отдельные пары полюсов -образного поперечного сечения, разделенные между собой немагнитным материалом, внутренние части каждой пары полюсов заполнены электропроводящим немагнитным материалом, изолированным от магнитопровода, электрически и механически соединенным со свободного торца с полым немагнитным электропроводящим цилиндром, а с другого торца электрически соединенным с одной полярностью якоря первой униполярной машины, полый электропроводящий немагнитный цилиндр соединен с другой полярностью якоря униполярной машины, кроме того, снабжен третьей машиной переменного тока с магнитопроводом и обмоткой переменного тока на статоре и индуктором, жестко установленным на валу, обмотки переменного тока второй и третьей машин соединены на общие клеммы, кроме того, немагнитный электропроводящий цилиндр машины переменного тока установлен в полости ферромагнитного цилиндра с пазами, выполненными между полюсными делениями, заполненными электропроводящими изолированными стержнями, ферромагнитный цилиндр разделен по осям симметрии полюсов изоляционными промежутками, электропроводящие изолированные стержни каждого полюсного деления и соотносящиеся с ними части немагнитного электропроводящего цилиндра с одного торца ферромагнитного цилиндра попарно соединены между собой, с другого торца одни свободные концы электропроводящих стержней и немагнитного цилиндра соединены между собой, другие свободные концы стержней и немагнитного цилиндра замкнуты на два электропроводящих кольца, соединенные с двумя полярностями жидкометаллических контактов униполярной машины.

Отличительными признаками изобретения являются:

вторая машина переменного тока;

индукторы первой и второй машин переменного тока и якори униполярных машин установлены на приводном валу с возможностью вращения, а жидкометаллические контакты униполярных машин жестко связаны с валом;

первая и вторая машины переменного тока выполнены синхронными, униполярные токи первой и второй униполярных машин являются токами возбуждения синхронных машин;

обмотки индукторов синхронных машин выполнены в виде полых электропроводящих цилиндров, разделенных на части изоляционными промежутками, числом равным числу полюсов;

обмотки якорей униполярных машин выполнены в виде второго и третьего полых ферромагнитных электропроводящих цилиндров и снабжены электропроводящими стержнями;

защитные цилиндры униполярных машин выполнены в виде полого ферромагнитного цилиндра с электропроводящими стержнями и разделены по осям симметрии катушек возбуждения и по торцам униполярных машин немагнитными электропроводящими кольцами;

защитные цилиндры машин переменного тока выполнены из чередующихся по окружности ферромагнитных и немагнитных пластин;

индукторы синхронных машин выполнены в виде полых электропроводящих немагнитных цилиндров с размещенными на их цилиндрических поверхностях магнитопроводами в виде систем полюсов, образующих независимые пары полюсов -поперечного сечения, разделенных между собой немагнитным материалом, внутренние части каждой пары полюсов заполнены электропроводящим немагнитным материалом, изолированы от магнитопроводов электрически и механически соединены со свободных торцов с соответствующими полыми немагнитными цилиндрами, и подключены соответственно к первой и второй униполярным машинам;

статоры машин переменного тока выполнены в виде полых цилиндров с установленными по их торцам дисками, снабженными с внутренних сторон радиальными пазами, с установленными в них ферромагнитными пластинами клинообразного поперечного сечения, обмотки переменного тока выполнены в виде плоских катушек, размещенных между клинообразными пластинами и соединенных между собой по типу многофазных обмоток;

установлена третья машина переменного тока с обмоткой якоря на статоре и индуктором, жестко закрепленным на приводном валу.

Предложение соответствует критерию "существенные отличия", так как из известного перечня информации, установленного нормативным документом (п. 2 "Правила составления, подачи и рассмотрения заявки на выдачу патента на изобретение"), технические решения с признаками, подобными заявленным, не обнаружены.

На фиг. 1 изображено устройство электромашинного агрегата, продольное сечение, на фиг. 2 сечение А-А; на фиг. 3 поперечное сечение В-В - индуктор синхронной машины (вариант 2), на фиг. 4 сечение С-С продольное сечение индуктора синхронной машины; на фиг. 5 поперечное сечение В-В - индуктор синхронной машины (вариант 3); на фиг. 6 схема соединения обмотки индуктора.

Электромашинный агрегат (фиг. 1) включает три машины переменного тока 1, 2, 3, первую 4 и вторую 5 униполярные машины. Первая машина переменного тока 1 (синхронная) (фиг. 1, 2) содержит статор, выполненный в виде полого цилиндра 6 с торцевыми дисками 7, с установленными в них ферромагнитными пластинами 8 с заплечиками 9 и ферромагнитными пластинами 10 (без заплечиков) из ферромагнитного материала, с обмоткой переменного тока, выполненной в виде плоских катушек 11, установленных на заплечики 9 между клинообразных пластин 8 и 9 и соединенных по типу многофазных обмоток переменного тока; магнитопровод 12 индуктора и обмотку 13 индуктора. Вторая машина переменного тока 2 содержит статор с выходными клеммами 14 обмотки переменного тока и индуктор 15, выполненные аналогично первой машине 1 переменного тока. Третья машина переменного тока 3 содержит статор с выходными клеммами 16 обмотки переменного тока, выполненный аналогично статору первой синхронной машины 1 и индуктор, выполненный в виде ферромагнитного цилиндра 17, жестко закрепленного на валу 18.

В другом варианте статор второй машины переменного тока 2 с обмоткой якоря может быть выполнен в виде электропроводящего ферромагнитного цилиндра.

Первая униполярная машина 4 (фиг. 1) содержит статор с магнитопроводом 19 и кольцевыми обмотками возбуждения 20, обмотку якоря 21 и его магнитопровод 22. Вторая униполярная машина 5 (фиг. 1) содержит статор с магнитопроводом 23, кольцевыми обмотками возбуждения 20 и 24, обмотку якоря 25 и его магнитопровод 26. Магнитопроводы 22 и 26 униполярных машин выполнены в виде ферромагнитного цилиндра 27, установленного на валу 18. На ферромагнитном цилиндре 27 жестко установлен индуктор 17 третей машины переменного тока в виде электропроводящего ферромагнитного цилиндра, торцевое кольцо 28, промежуточное кольцо 29 и защитные цилиндры 30, 31 и 32, совместно образующие первую 33 и вторую 34 герметичные кольцевые камеры.

Обмотка 13 индуктора первой машины переменного тока (фиг. 1) в первом варианте выполняется в виде первого полого электропроводящего цилиндра 13 (фиг. 1, 2), разделенного вдоль образующей на части изоляционными промежутками 35 на длине магнитопровода машины переменного тока, числом равным числу полюсов обмотки 11 переменного тока. Обмотка якоря 21 первой униполярной машины (фиг. 1) выполняется в виде второго полого ферромагнитного цилиндра 21, снабженного немагнитными (медными) электропроводящими стержнями, разделенного по осям симметрии катушки возбуждения 20 немагнитным кольцом 36 и снабжена жидкометаллическими контактами 37.

Части первого электропроводящего цилиндра (индуктора 13) машины переменного тока соединены одной полярностью с ближайшим торцом второго электропроводящего цилиндра 21 первой униполярной машины, другой полярностью - с жидкометаллическим контактом соответствующей полярности якоря первой униполярной машины.

Во втором варианте индуктор первой машины переменного тока 1 выполнен в виде полого электропроводящего немагнитного цилиндра 38 (фиг. 3), с размещенным на его цилиндрической поверхности магнитопроводом 39, выполненным в виде системы полюсов, образующих отдельные пары полюсов -образного поперечного сечения, разделенные между собой немагнитным материалом 40, внутренние части каждой пары полюсов заполнены электропроводящим немагнитным материалом (стержнями) 41, изолированным от магнитопровода 39 диэлектриком 42 и электрически и механически соединенным со свободного торца с полым немагнитным электропроводящим цилиндром 38, а с другого торца электрически соединенным с одной полярностью якоря первой униполярной машины; полый электропроводящий немагнитный цилиндр 38 соединен с другой полярностью якоря униполярной машины 4 (фиг. 4). Якорь 21 первой униполярной машины и индуктор 13 (38) первой машины переменного тока 1 механически соединены между собой и установлены в первой герметичной кольцевой камере 33 (фиг. 1).

Обмотка якоря второй униполярной машины 5 выполнена в виде третьего полого ферромагнитного цилиндра 25 (фиг. 1), снабженного немагнитными (медными) электропроводящими стержнями и жидкометаллическими контактами 43. Полый цилиндр 25 электрически и механически соединен с индуктором 15 второй машины 2 переменного тока, выполненным аналогично индуктору первой машины 1 переменного тока, они совместно установлены во второй герметичной кольцевой камере 34 (фиг. 1). Защитный цилиндр 31 первой и второй униполярных машин (фиг. 1), выполнен в виде полого ферромагнитного цилиндра 31, снабженного немагнитными электропроводящими (медными) стержнями и немагнитными кольцами 44 и 45, установленными по осям симметрии кольцевых катушек возбуждения 20 и 24. Защитные цилиндры 30 и 32 первой и второй машин переменного тока выполнены из чередующихся по окружности ферромагнитных 46 и изолированных немагнитных пластин 47 (фиг. 2). Число витков на полюс индуктора синхронных машин может быть удвоено по сравнению со вторым вариантом при выполнении индуктора по третьему варианту (фиг. 5 6). Система полюсов 39 индуктора выполняется в виде ферромагнитного полого цилиндра 39 с пазами, заполненными электропроводящими стержнями 41, размещенными между соседними полюсными делениями. Немагнитный электропроводящий цилиндр 38 разделен вдоль осей симметрии полюсов изоляционными промежутками (диэлектриком) 42.

Каждая отдельная пара стержней 41 с одного торца ферромагнитного цилиндра 39 соединена между собой. Соотносящиеся с этими стержнями 41 изолированные части немагнитного цилиндра 38 также с того же торца ферромагнитного цилиндра 39 соединены между собой. С противоположного торца ферромагнитного цилиндра 39 половина стержней 41 через один стержень соединена с соотносящимися им частями немагнитного цилиндра 38. Свободные от соединений части стержней 41 замкнуты через кольцо к одной полярности униполярной машины, свободные от соединения части немагнитного электропроводящего цилиндра подключены к другой полярности.

Жидкометаллические контакты первой 1 и второй 2 униполярных машин замкнуты друг на друга. Вал 18 электромашинного агрегата установлен на подшипниковых опорах 48. Полые цилиндры 21 и 25 снабжены изоляционным антифрикционным слоем 49 (фиг. 1).

Устройство работает следующим образом.

В режиме регулируемого двигателя (генератора) обмотка переменного тока (якоря) второй синхронной машины замкнута накоротко или выполнена в виде электропроводящего ферромагнитного цилиндра. Обмотка якоря третьей машины переменного тока разомкнута или отсутствует третья машина.

При подаче напряжения в обмотку 11 первой машины переменного тока (фиг. 1-3), ее индуктор 13 придет во вращение с частотой близкой к частоте вращения электромагнитного поля обмотки 11. Одновременно придет во вращение и якорь 21 первой униполярной машины 4 (фиг. 1). При подаче возбуждения в кольцевую обмотку возбуждения 20 в якоре 21 (фиг.1 ), наведется униполярная эдс, а поскольку жидкометаллические контакты двух униполярных машин замкнуты друг на друга, то по цепи, образованной индуктором 13, якорем 21, якорем 25 и жидкометаллическими контактами потечет постоянный ток. Этот ток создает в индукторе 13 магнитный поток с числом полюсов, равным числу изоляционных промежутков 35 (фиг. 2), и индуктор 13 втянется в синхронизм с вращающимся электромагнитным полем обмотки 11 переменного тока. Синхронная машина 1 окажется работающей на холостом ходу. Для другого варианта исполнения индуктора 13 (фиг. 3), число полюсов равно удвоенному числу немагнитных вставок 40, при этом виток обмотки возбуждения индуктора на каждую пару полюсов образуется электропроводящим материалом 41 и полым немагнитным цилиндром 38 (фиг. 4).

При подаче возбуждения в кольцевые обмотки возбуждения 20 и 24 второй униполярной машины в ее магнитной системе возбудится магнитный поток. Этот поток, взаимодействуя с током якоря 25 второй униполярной машины 4, создает вращающий момент на якоре 25 и равный ему момент, но обратного знака, будет приложен и к скользящим контактам 43, жестко закрепленным на валу 18 защитным цилиндром 31.

В цепь якоря 25 второй униполярной машины включен индуктор 15 второй синхронной машины аналогично первым униполярной и синхронной машинам. В связи с чем по обмоткам индуктора 15 второй синхронной машины потечет постоянный ток, который создаст магнитное поле, вращающееся с частотой вращения якоря 25 второй униполярной машины. Обмотка якоря машины переменного тока замкнута накоротко и может быть выполнена в виде ферромагнитного цилиндра, жестко закрепленного на статоре. По замкнутой обмотке якоря машины переменного тока потечет ток, который создает тормозной момент, приложенный к индуктору 15, а, следовательно, и якорю 25 второй униполярной машины. Равный этому тормозному моменту возникнет вращающий момент на скользящих контактах защитного цилиндра 31 и вал 18 придет во вращение. Первая униполярная машина 4 (фиг. 1) работает в режиме униполярного генератора и ее обмотка якоря 21 создает тормозной момент, равный моменту вращения индуктора 13 синхронной машины 1. Равный по величине, но обратный по знаку момент приложен и к скользящим контактам 37 первой униполярной машины, жестко закрепленным к валу 18 через защитный цилиндр 31 (фиг. 1). Согласование по направлению вращающего момента скользящих контактов защитного цилиндра 31 первой и второй униполярных машин достигается направлением магнитного потока второй униполярной машины 5, которое регулируется направлением тока в катушке возбуждения 24.

Таким образом, на вал 18 (фиг. 1), действуют два согласно вращающих момента первой 4 и второй 5 униполярных машин и вал придет во вращение. Частота вращения якоря 25 второй униполярной машины и частота вращения индуктора 15 второй синхронной машины 2 относительно статора равна номинальной частоте скольжения асинхронной машины с электропроводящим ферромагнитным ротором и составляет весьма малую величину (для случая исполнения якоря второй синхронной машины в виде ферромагнитного цилиндра).

При увеличении частоты вращения вала 18 происходит уменьшение униполярной ЭДС первой униполярной машины 4, поскольку при постоянной частоте вращения индуктора 13 (фиг. 1) происходит уменьшение относительной частоты вращения между якорем 21 и скользящими контактами защитного цилиндра 31 первой униполярной машины. Для дальнейшего повышения частоты вращения вала 18 необходимо увеличить ток возбуждения первой униполярной машины.

В режиме преобразователя частоты обмотки второй и третьей машин переменного тока соединены между собой и включены в сеть потребителя. Числа пар полюсов второй и третьей машин переменного тока имеют неравные (различные) значения.

1. Преобразование входной частоты электроэнергии переменных параметров в постоянную выходную частоту стандартных параметров.

Запуск электромашинного агрегата происходит аналогично описанному выше двигательному (генераторному) режиму. Для обеспечения постоянной частоты выходного напряжения частота вращения якоря 25 второй униполярной машины 5 (фиг. 1) поддерживается постоянной за счет регулирования униполярной ЭДС первой униполярной машины 4 и магнитного потока второй 5 униполярной машины. Частота вращения вала 18 электромашинного агрегата также постоянна, что обеспечивается неизменной частотой вращения электромагнитного поля третьей машины 3 и ее стабилизирующим моментом. При избытке вращающего момента на валу 18 электромашинного агрегата обмотка якоря генерирует электроэнергию в сеть, совместно с обмоткой якоря второй машины 3 переменного тока. При недостатке вращающего момента на валу 18 обмотка якоря потребляет часть энергии от обмотки якоря второй синхронной машины 3, при этом частота вращения вала 18 остается неизменной.

2. Преобразование входной частоты электроэнергии постоянных параметров в выходную частоту переменных параметров электроэнергии.

В этом случае частота вращения вала 18 электромашинного агрегата изменяется пропорционально выходной частоте электроэнергии. Регулирование частоты происходит изменением токов возбуждения в первой 4 и второй 5 униполярных машинах. Для повышения надежности и уменьшения потерь от перетекания токов между отдельными участками якорей униполярных машин, заполненных жидким металлом, целесообразно на наружные цилиндрические поверхности якорей 21 и 25 униполярных машин наносить изоляционный антифрикционный слой 49 (фиг. 1).

Для уменьшения масс вращающихся индукторов синхронных машин 1 и 2 целесообразно магнитопроводы индукторов 12 (фиг. 1) (по варианту 1), отделить от обмотки индуктора 13 и разместить их жестко на ферромагнитном цилиндре 27 (фиг. 1). В этом случае их необходимо изготовлять из неэлектропроводящего или низкоэлектропроводящего ферромагнитного материала. При выполнении индуктора синхронных машин по первому варианту его обмотка (стержни) размещаются только внутри его магнитопровода. При выполнении индуктора по второму варианту (фиг. 3) его обмотка размещается как внутри магнитопровода 39, так и в немагнитном электропроводящем цилиндре 38, что позволяет значительно увеличить его мощность по сравнению с первым вариантом. При выполнении индуктора синхронной машины по третьему варианту (фиг. 5) число витков удваивается по сравнению со вторым вариантом, что позволяет снизить ток возбуждения при прочих равных условиях.

Защитные цилиндры 30 и 32 (фиг. 1, 2), выполняются из чередующихся ферромагнитных 46 и изоляционных пластин 47, что резко уменьшает потоки рассеяния, замыкающиеся по защитным цилиндрам и обеспечивает требуемую жесткость защитных цилиндров.

Преимущество предлагаемого устройства по сравнению с прототипом заключается в уменьшении массы и габаритов, улучшении энергетических характеристик, расширении области функционального применения, так как две униполярные машины участвуют в создании вращающего момента, первая и вторая машины переменного тока выполнены синхронными, третья машина переменного тока задает требуемую частоту вращения вала электромашинного агрегата. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Электромашинный агрегат, содержащий машину переменного тока, имеющую статор с магнитопроводом и обмоткой переменного тока и выходными клеммами, индуктор с обмоткой и магнитопроводом, первую и вторую униполярные машины со статорами с магнитопроводами и кольцевой катушкой возбуждения, с якорями с магнитопроводами и обмотками, герметичную кольцевую камеру с жидкометаллическими контактами, приводной вал с подшипниковыми опорами, отличающийся тем, что магнитопровод с обмоткой машины переменного тока и индуктор с обмоткой и магнитопроводом выполнены раздельно от магнитопровода и якоря первой униполярной машины, при этом каждая из униполярных машин по крайней мере снабжена одной кольцевой катушкой возбуждения, а агрегат снабжен второй машиной переменного тока с магнитопроводом и обмоткой переменного тока и индуктором с обмоткой и магнитопроводом; обмотки и магнитопроводы индукторов машин переменного тока, обмотки и магнитопроводы якорей униполярных машин установлены с возможностью вращения, причем приводной вал снабжен ферромагнитным цилиндром с торцевыми кольцами, разделительным кольцом и защитными полыми цилиндрами, совместно образующими две кольцевые герметичные камеры, индуктор машины переменного тока и обмотка якоря первой униполярной машины выполнены в виде первого и второго полых электропроводящих цилиндров, жестко механически соединенных между собой, и размещенных в первой герметичной кольцевой камере с жидкометаллическими контактами, обмотка якоря второй униполярной машины и индуктор второй машины переменного тока выполнены в виде третьего и четвертого электропроводящих полых цилиндров, жестко механически соединенных между собой и размещен во второй герметичной кольцевой камере с жидкометаллическими контактами, жидкометаллические контакты якорей униполярных машин жестко механически связаны с валом и электрически соединены между собой.

2. Агрегат по п. 1, отличающийся тем, что второй и третий полые цилиндры обмоток якорей первой и второй униполярных машин выполнены ферромагнитными, снабжены немагнитными электропроводящими стержнями и разделены по осям симметрии кольцевых катушек возбуждения немагнитными кольцами.

3. Агрегат по п. 1, отличающийся тем, что первый и четвертый полые электропроводящие цилиндры со сторон, примыкающих соответственно к второму и третьему полым цилиндрам, разделены вдоль образующей на высотах обмоток возбуждения на части изоляционными промежутками и изоляцией от соответствующих им магнитопроводов числом, равным числу полюсов соответствующих им обмоток переменного тока, эти части соединены одними полярностями с примыкающими к ним торцами второго и третьего цилиндров, другими полярностями соединены с жидкометаллическими контактами соответствующей полярности якорей первой и второй униполярных машин.

4. Агрегат по п.1, или 2, или 3, отличающийся тем, что магнитопроводы якорей униполярных машин и магнитопроводы индукторов машин переменного тока механически отделены от соответствующих им обмоток и жестко закреплены на валу.

5. Агрегат по п. 1, отличающийся тем, что защитные цилиндры на длине униполярных машин выполнены в виде полого ферромагнитного цилиндра, снабженного немагнитными электропроводящими стержнями и разделенного по осям симметрии катушек возбуждения и по торцам униполярных машин немагнитными электропроводящими кольцами, защитные цилиндры на длинах магнитопроводов машин переменного тока выполнены из чередующихся по окружности ферромагнитных и немагнитных изолированных пластин.

6. Агрегат по п. 1, отличающийся тем, что магнитопровод и обмотка второй машины переменного тока выполнены в виде электропроводящего ферромагнитного цилиндра, жестко закрепленного на приводном валу.

7. Агрегат по п. 1, отличающийся тем, что статор машины переменного тока выполнен в виде полого цилиндра с установленными по торцам дисками, снабженными с внутренних сторон радиальными пазами с установленными в них ферромагнитными пластинами клинообразного поперечного сечения, причем половина ферромагнитных пластин выполнена со ступеньками на высоте ярма магнитопровода, обмотка переменного тока выполнена в виде плоских катушек, размещенных между клинообразными пластинами на ступеньках клинообразных пластин и соединенных между собой по типу многофазных обмоток.

8. Агрегат по п. 1, отличающийся тем, что полый электропроводящий немагнитный цилиндр индуктора машины переменного тока выполнен с размещенным на его цилиндрической поверхности магнитопроводом, выполненным в виде системы полюсов, образующих отдельные пары полюсов -образного поперечного сечения, разделенные между собой немагнитным материалом, внутренние части каждой пары полюсов заполнены электропроводящим немагнитным материалом, изолированным от магнитопровода, электрически и механически соединенным со свободного торца с полым немагнитным электропроводящим цилиндром, а с другого торца электрически соединенным с одной полярностью якоря первой униполярной машины, полый электропроводящий немагнитный цилиндр соединен с другой полярностью якоря униполярной машины.

9. Агрегат по п. 1, отличающийся тем, что снабжен третьей машиной переменного тока с магнитопроводом и обмоткой переменного тока на статоре и индуктором, жестко установленным на валу, обмотки переменного тока второй и третьей машин соединены на общие клеммы.

10. Агрегат по п. 1, отличающийся тем, что немагнитный электропроводящий цилиндр машины переменного тока установлен в полости ферромагнитного цилиндра с пазами, выполненными между полюсными делениями, заполненными электропроводящими изолированными стержнями, ферромагнитный цилиндр разделен по осям симметрии полюсов изоляционными промежутками, электропроводящие изолированные стержни каждого полюсного деления и соотносящиеся с ними части немагнитного электропроводящего цилиндра с одного торца ферромагнитного цилиндра попарно соединены между собой, с другого торца одни свободные концы электропроводящих стержней и немагнитного цилиндра соединены между собой, другие свободные концы стержней и немагнитного цилиндра замкнуты на два электропроводящих кольца, соединенных с двумя полярностями жидкометаллических контактов униполярной машины.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru