Униполярная машина с жидкометаллическими контактами

 

Союз Соаетскик

Социааистичесмик

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ТЕЛЬСТВУ (»)864450 (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 243.1.70 (21) 1495987/24-07 с присоединением заявки Йе 2859219/24-07 (23) ПриоритетОпубликовано 15.09.81. бюллетень Н9 34 (51)М. Кл з

Н 02 К 31/04

Гвсуяарстееккмй «виятет

СССР яв яеяаи изобретеяяй я втевепяВ (5Ç) УД) 621. 313. 2 (088. 8) Дата опубликования описания 150 Я81

Б.Л. Алиевский, A.È. Бертинов и (72) Лвторы изобретения

Московский ордена Ленина авиацн нный иНститут им. Серго Орджоникид е (71) Заявитель (54) УНИПОЛЯРНАЯ МАШИНА С ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИМИ

КОНТАКТАМИ

Изобретение относится к электрическим машинам постоянного тока, а именно к униполярным машинам (УМ).

Эти машины используются в электротехнологических установках большого тока, для питания МГД-устройств, в крупных системах электропривода и в других областях техники.

Известно большое разнообразие конструкций УМ с жидкометаллическими контактами (11 °

Однакс с увеличением скорости вращения их характеристики, в частности КПД, в значительной степени определяются потерями на трение s контактах, главным образом в периферийных контактах.

Известно щеточное контактное устройство, содержащее промежуточные электроды в виде вала н насаженного на него диска с проволочной щеткой.

Данная машина позволяет уменьшить потери на трение за счет выравнивания линейных скоростей диска якоря

УМ и промежуточного щеточного электрода (2) .

Однако данный контакт, как и другие твердые контакты, ввиду малой поверхности касания, не позволяет передавать большие токи н характеризуется существенным падением напряжения.

Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является машина,в которой с целью улучшения массо-габаритных показателей УМ и повышения напряжения якоря, на одном валу раз10 мещены два диска якоря, а ферромагнитопровод сделан единым. К таким машинам относится, например, сдвоенная УМ с жидкометаллическими контактами. В этой УМ диски якоря электрически последовательно соединены меж1а ду собой по валу, что позволяет уменьшить число подвижных контактов до двух контактов, расположенных на периФерии дисков f3).

Однако такая конструкция машины

2О не обеспечивает существенного увеличения КНД УМ, поскольку основные потери жхцности приходятся именно на периферийные контакты. Желательно иметь УИ, которая при высокой удельной мсщности на единицу массы или объема обладает также большим

КПД и рассчитана на большой ток.

Цель изобретения - повышение КПД и улучшение массо-габаритных показаЗ0 телей.

864450

Эта цель достигается тем, что оба выходных жидкометаллических контакта размещены у вала, диски якоря электрически изолированы от вала и соединены между собой последовательно по периферии, а промежуточное жидкометаллическое контактное устройство выполнено в виде стержней с контактными дисками, установленных в подшипниках, размещенных у периферии дисков якоря.

Введение промежуточного жидкометаллического контактного устройства с вращающимися электродами и использование выходных жидкометаллических контактов у вала обеспечивают передачу большого тока при малых потерях на трение ввиду выравнивания линейных скоростей электродов каждого из периферийных контактов и при малом падении напряжения.

На фиг. 1 представлена конструк- 20 тивная схема униполярной машины с жидкометаллическими контактами; на фиг. 2 — то же, поперечное сечение, разрезы А-A и Б-Б на Фиг. 1.

Униполярная машина включает два д5 диска якоря 1, укрепленные на одном валу .. с помощью изоляционных втулок 3. Соответственно имеются два выходных жидкометаллических контакта 4, которые могут одновременно служить подшипниками. Совмещение контактов с подшипниками дает дополнительное уменьшение габаритов и массы, а также устраняет необходимость в уплотнениях между этими узлами.

Статор машины симметричен и состоит из двух обмоток возбуждения 5 и ферромагнитопровода б. Возможно исполнение машины и без ферромагнитопровода.

Электрическое соединение дисков 40 якоря 1 между собой, осуществляется посредством промежуточного жидкометаллического контактного устройства, которое включает ряд стержней 7 с контактными дисками 8, опирающихся 45 на подшипники 9 и вращающихся относительно собственных осей. Ввиду малой нагрузки на стержни здесь можно использовать, например, газовые подшипники скольжения с самонагнетанием смазки, отличающиеся очень низкими потерями на трение. Подшипники либо изготовлены из непроводящего материала, либо изолированы от ферромагнитопровода.

Униполярная машина работает слеЬ дующим образом.

При наличии тока в обмотках возбуждения 5 в ферромагнитопроводе 6 возникает магнитный поток, который пересекает диски якоря 1. В случае 60 вращения вала 2 от внешнего привода в дисках якоря 1 создаются ЭДС, которые снимаются с помощью выходных жидкометаллических контактов 4 и промежуточного контактного устройства 65 у периферии дисков 1 (режим униполярного генератора). В случае подведения напряжения от внешнего источника к выходным контактам 4 наличие тока в дисках якоря 1 и магнитного поля возбуждения обусловливает электромагнитный момент, который приводит в движение ротор машины, включающий вал 2 и диски якоря 1 (режим униполярного двигателя). Токи в дисках якоря 1 противоположны по направлению: в одном диске ток течет от периферии к центру, а в другом — от центра к периферии. Таким образом, предложенная машина представляет собой сдвоенную УМ с последовательным соединением дисков якоря. В результате оба выходных контакта 4 расположены у вала и имеют малую относительную скорость движения электродов.

Периферийное контактное устройство является промежуточным и действует следующим образом.

Расположенные на концах стержней 7 контактные диски 8 погружены в жидкометаллические кольца 10, которые образуются во внутренних проточках дисков якоря 1 при их вращении и вращаются вместе с дисками.

Жидкий металл приводит в движение стержни с контактными дисками, благодаря чему разность скоростей электродов (контактных дисков 8 и дисков якоря 1) оказывается близкой к нулю. Это обеспечивает очень малые потери мощности на трение. Капли жидкого металла, срывающиеся с поверхностей контактных дисков 8 при выходе из жидкометаллического кольца 10, улавливаются с помощью кольцевых проточек в статоре и озвращаются в рабочую зону контактов. Внутренние поверхности статора покрыты изоляционным слоем для предотвращения короткого замыкания.

Формула изобретения

Униполярная машина с жидкометаллическими контактами, состоящая из статора с обмотками возбуждения, двух последовательно соединенных промежуточными контактами дисков якоря, расположенных на одном валу, и выходных контактных устройств, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения КПД и улучшения массо-габаритных показателей машины, оба выходных контакта размещены у вала, диски якоря электрически изолированы от вала и соединены между собой по периферии, а промежуточное контактное устройство выполнено в виде стержней с контактными дисками, установленных в подшипниках, размеценных у периферии дисков якоря.

864450

Фиг.f

Составитель A. Трепутнева

Техред И. Голинка Корректор А. Ференц

Редактор П. Коссей

Заказ 7823/80 Тираж 733 Подписное вниИПИ ГосУдарственного комитета СССР по делам изобретений и открытиЯ

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, Ул. Проектная, 4

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бертинова A.È. и др. Униполярные электрические машины. M. — Ë., Энергия, 19бб, с. 19.

2. Патент Англии Р 1374243, кл. Н 2 А, 1965.

3. Патент США М 2755398.-кл.310-178, 19б8.