Униполярная электрическая машина

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ и АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистимеских

Республик (») 527805

4® (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05.07.74 (21) 2041487/07 с присоединением заявки Ме (23) Приоритет (43) Опубликовано 05,09.76,Бюллетень Ке 33 (45) Дата опубликования описания 20.05.77 (51) М. Кл."Н 02 К 31/04

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изаоретении н открытий (53) УДК 621.313. 291 (088.8) (72) Автор изобретения

Ф. Р. Коренцвит (71) Заявитель (54) УНИПОЛЯРНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА

Изобретение относится к области электрамашиностроения, к униполярным электрическим машинам, предназначенным для работы в качестве источников постоянного тока большой величины в цветной металлургии, электрохимии и атомной энергетике, Известна униполярная электрическая машина со сверхпроводящей обмоткой возбуждения и жидкометаллическим токосъемом, расположенным в среде инертного газа, со- 10 держащая полый ротор на полом валу, неподвижные контактные кольца и вращающиеся, размещенные на внутренней поверхности ротороа, выводные шины и уплотнения вала, Однако такая конструкция для предотвра- 15 щения окисления жидкого металла требует герметизации всей машины, что усложняет и увеличивает ее вес. Кроме того, неизбежные выплески жидкого металла из токосъемов загрязняют внутреннюю поверх- 20 ность машины, создают электропроводящие мостики на поверхности изоляции вызыва1 ют коррозию конструктивных элементов машины, что приводит к снижению ее надежности. 25

Цель изобретения — упрощение и повышение надежности машины.

Это достигается тем, что внутренняя полость ротора выполнена герметизированной, выводные шины размещены коаксиально в полости вала, и на них установлены неподвижные контактные кольца.В неподвижных контактных кольцах и выводных шинах выполнены входные и выходные каналы для циркуляции жидкого металла. В одной из выводных шин выполнен канал подвода инерг ного газа. Кроме того, для улучшения циркуляции жидкого металла в токосъемы внутренняя поверхность ротора образована усеченными конусами, расходящимися от середины к торцам ротора. Размещение токосъемов в замкнутой полости ротора обеспечивает автоматический возврат выплесков жидкого металле под действием центробежных сил в токосъемы, что повышает надежность работы машины.

На фиг. 1 изображена униполярная электрическая машина со сверхпроводящей обмоткой возбуждения в разрезе на фиг. 2—

527805 узел токосъема; на фиг, 3 — разрез по

А-А на фиг. 1, Униполярная машина состоит из криостата 1 со сверхпроводящей обмоткой возбуждения 2, в расточке которого установлен ротор 3, опирающийся на подшипники 4. Ротор 3 выполнен из полого цилиндрического остова 5, герметично соединенного с обоих т орцов фланцами 6 и 7, выполненными заодно с валами 8 и 9. Ввл 8 имеет централь-10 ное отверстие 10, через которое во внутреннюю полость 11 ротора 3 проходят коаксиально расположенные выводные шины 12 и

13 разной полярности, Шины 12 и 13 электрически изолированы от вале 8 и друг от друга. Вал 9 имеет полумуфту 14 для соединения с приводом. Во внутренней полости

"1 на шинах 12 и 13 установлены электрически соединенные с ними неподвижные кон.гактные кольца 15 и 16, имеющие форму 20 дисков. Кольца 15 и 16 с зазорами 17 (фиг, 2) входят во вращающиеся кольца 18 и 19 на внутренней поверхности ротора 3, имеющие форму кольцевых канавок, и образуют жидкометаллический токосъем. 25

В неподвижных контактных кольцах 15 и 16 имеются входные 20 и выходные 21 каналы циркуляции жидкого металла, сообщающиеся с соответствующими каналами

22 и 23 в выводных шинах. Канады 20 и 30

2l имеют выход в зазор 17 причем выход канала 21 имеет большой диаметр, благодаря чему обеспечивается самоциркуляция жидкого металла в токосъемном устройстве, В выводной шине 13 выполненканал 24 для подачи инертного газа в полость 1 1. В центральном отверстии 10 вала 8 размещенно уплотнение вала 25, через которое проходит шина 13. Уплотнение 25 уплотняет зазор между неподвижной шиной 40

12 и вращающимся валом 8. Шины 12 и 13 вне ротора прикрепляются к неподвижным частям машины. Выводные шины опираются на подшипники 26, установленные на внутренней поверхности 11 ротора 3. Для воз- 45 врата выплесков жидкого металла в токосъем внутренняя поверхность 27 остова

5 образована усеченными конусами, расходящимися от середины к торцам.

Униполярная машина работает следующим 50 образом, Магнитный поток создается обмоткой возбуждения 2. Во вращающемся роторе 3 наводятся э. д. с, (генеральный режим), которая снимается с вращающихся контакт- 55 ных колец 18 и 19 через жидкий металл (натрий-калий, геллий-индий и др.), заполняющий под действием центробежных сил зазор 17, Для отвода потерь, выделяющихся в ToKocúåìå, жидкий металл циркулирует 60 через зазор 17 поступая через каналы 22 и 20 из теплообменника, расположенного вне машины (на чертеже не показан )„и возвращается в теплообменжпс по каналам

21 и 23. циркуляция происходит за счет давления в жидком металле, которое образуется в зазоре 17, При работе машины в полости 11 поддерживается избыточное давление инертного газа (3,5-5) 10 Ра предохраняющего от окисления жидкий металл, Жидкий металл выходит из зазора

17 (выплески, подтекание и др,), а затем снова возврашвется туда под действием центробежных сил и конических поверхностей внутри ротора 3.

Ток,протекающий по токоведущим частям: ротор — контактные кольца — выводные шины, благодаря их оифилярному расположению компенсирует поле ротора вне его, Герметизация не всей машины, а только внутренней поверхности ротора существенно упрощает конструкцию и снижает вес всей машины. Это также упрощает доступ к обслуживанию и осмотру внутренней полости машины, что практически невозможно сделать в машинах с герметичным корпусом (без чарушения герметизации). Создаются условия, позволяющие повысить эффективность охлаждения ротора, Расположение жидкoмeталличeских токосъемов внутри герметизированного ротора обеспечивает автоматический возврат жидкого металла при его выбросе в токосъем, что также упрощает конструкц по, так квк отпадает необходимость в различного рода уплотнениях токосъема с малыми зазорами и повышает надежность работы машин, Формула изобретения

1 ° Униполярная электрическая машина со сверхпроводящей обмоткой возбуждения и жидкометаллическим токосъемом, расположенным в среде инертного газа, содержащая полый ротор с полым валом, вращающиеся контактные кольца, размещенные на внутренней поверхности ротора, неподвижные контактные кольца, выводные шины и уплотнения вала, отличающаяся тем, что, с целью упрощения и повышении надежности конструкции, внутренняя полостЬ ротора выполнена герметизированной, выводные шины размещены коаксивльно в полости вала, и на них установлены неподвижные контакт ные кольца.

2, Машинапоп. 1, отлич ающаz cятем,,что в неподвижных контактных кольцах и выводных шинах выполнены входные и выходные каналы для циркуляции жидкого металла.

527805

Фца..7

Составитель А. Трепутнева

Редактор В. Фельдман Техред N. Левипкая Корректор А. Власенко

Заказ 715/46 Тираж 882 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3, Машина по п. 1 о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, по крайней мере, в одной из выводных шин выполнен канал подвода инертного газа, 4. Машина по и. 1, о т л и ч а ю ш а яс я тем, что внутренняя поверхность остова ротора образована усеченными конусами, расходящимися от середины к торцам.