Униполярная электрическая машина безферромагнитопровода

 

О П И С А Н И Е ().819895

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Реснудлик

Ж г

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт.-свид-ву— (22) Заявлено 27.12.77 (21) 2560925/24-07 (51) М. Кл. з с присоединением заявки №вЂ”

Н 02 К 31/04

Гееударстееннмй комитет

СССР (23) Приоритет— но делам нзебретеннй н Открытии

Опубликовано 07.04.81. Бюллетень № 13

Дата опубликования описания 10.04.81 (53) УДК 621.313..2 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. А. Диевский, А. Л. Генкин, Ю. П. Коськин, А. Д. Собашников и В. Г. Новицкий

Ленинградский ордена, Ленина электротехнический институт им. В. И. Ульянова (Ленина) (71) Заявитель (54) УНИПОЛЯРНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА

БЕЗ ФЕРРОМАГНИТОПРОВОДА

Изобретение относится к области электротехники, а именно к униполярным электрическим машинам постоянного тока без ферромагнитопровода. Эти машины могут быть использованы в качестве генераторов для питания электрофизической аппаратуры, электротехнологических установок, а также в качестве приводных двигателей большой мощности.

Известны униполярные машины с жидкометаллическим токосъемом, в которых жидкометаллические скользящие контакты т0 содержат внешний (или внутренний) вращающийся и внутренний (или внешний) неподвижный электроды, образующие кольцевой контактный зазор, заполненный жидким металлом (1). Жидкий металл вращается под действием сил вязкости. Возникаю - щие при этом центробежные силы вызывают его выбрасывание. Использование сверхпроводящих. обмоток приводит к созданию сильных магнитных полей в зоне жидкометаллического контакта. Взаимодействие коммутируемого тока с указанным магнитным полем вызывает появление электромагнитных сил, действующим. на жидкий металл и дополнительно его раскручивающих. При этом развиваются давления, которые практически невозможно скомпенсировать конструктивно и тем самым удержать жидкий металл между электродами.

Один из электродов (или оба) вращается, увлекая (вследствие наличия трения), жидкий металл. Круговое (азимутальное) движение жидкого металла вызывает центробежные силы, направленные в сторону наружного электрода. Таким образом, повышается давление жидкого металла у наружного электрода, которое стремится вытолкнуть жидкий металл из зоны контакта.

Это снижает устойчивость работы контакта.

Известна также униполярная машина (2), содержащая якорь с жидкометаллическими контактами, обмотку возбуждения, состоящую из сверхпроводящих катушек и дополнительной обмотки, расположенной в зоне жидкометаллических контактов соосно с ними. В этой машине в зоне жидкометаллического контакта центробежные силы способствуют выбрасыванию

819895

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 185 32 Тираж 730 Подписное

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 металла из контакта, что приводит к снижению надежности их работы.

Целью изобретения является повышение надежности работы униполярной машины путем предотвращения выбрасывания жидкого металла из контакта. 5

Это достигается за счет того, что средний радиус обмотки равен среднему радиусу жидкометаллического контакта. Дополнительная обмотка. при этом создает радиальное магнитное поле в зоне жидкометал о лического контакта.

На чертеже показана предложенная униполярная машина без ферромагнитопровода с дополнительными обмотками.

Якорь униполярной машины состоит из цилиндра 1 с контактными кольцами 2, си- 1 дящего на валу 3, который опирается на подшипники 4. Система возбуждения образована двумя сверхпроводящими катушками 5, расположенными в криостатах 6, которые прикреплены к корпусу 7 униполярной электрической машины. Токосъем осу- 2О ществляется с помощью жидкометаллического контакта 8. Дополнительные обмотки 9 расположены в непосредственной близости от токосъемов.

Радиальное магнитное поле, создаваемое дополнительными обмотками, не образует силы Лоренца с радиальным электрическим током, но взаимодействует с азимутальным потоком жидкого металла.

При азимутальном движении жидкого металла наводится ЭДС осевого направле- зо ния. Эта ЭДС вызывает появление индуцированной плотности тока j . Токи осевого направления замыкаются при этом через жидкий металл и электроды. Радиальное магнитное поле образует с осевым электрическим током силу Лоренца, направленную

35 против движения жидкого металла. Таким образом, введение радиального магнитного поля позволяет затормозить жидкий металл и тем самым скомпенсировать центробежные силы и предотвратить выбрасывание металла из контакта.

Создание униполярных машин со сверхпроводящими обмотками с работоспособными жидкометаллическими контактами осуществляется за счет уменьшения скорости азимутального движения жидкого металла, значения которой (без наличия дополнительной обмотки). имеют большую величину.

Таким образом, дополнительная обмотка, создающая радиальное магнитное поле в контакте, позволяет значительно уменьшить скорость движения жидкого металла, что снижает вероятность выталкивания металла из зоны контакта, т. е. повышает устойчивость работы контакта, позволяет снизить потери на трение в контакте и увеличить надежность работы машины.

Униполярная электрическая машина без ферромагнитопровода, содержащая якорь с жидкометаллическими контактами, обмотку возбуждения, состоящую из сверхпроводящих катушек и дополнительной обмотки, расположенной в зоне низкометаллических контактов соосно с ними, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы машины путем предотвращения выбрасывания жидкого металла из контакта, средний радиус дополнительных обмоток равен среднему радиусу жидкометаллического контакта.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бертинов А. И. и др. Униполярные электрические машины. М.-Л., 1966, с. 105.

2. 11атент ФРГ № 2335135, кл. Н 02 К 31/04, 1976 (прототип).