Импульсный многодисковый униполярный генератор

Импульсный многодисковый униполярный генератор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскня

Соцналнстнческнх

Республик .

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

) (б1) Дополнитальнов к авт. саид-ву (22) Заявлено 230577(21) 2489730/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет—

Опубликовано 050579. Бюллетень ¹ 17

Дата опубликования описания 05.05,79

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (72) АвтОр. изобретен и я

Б.А.Базарнов

Московский ордена Ленина авиационный институт имени Серго Орджоникидзе (71) Заявитель (54) ИМПУЛЬСНЫЙ МНОГОДИСКОВЫЙ УНИПОЛЯРНЫЙ

ГЕНЕРАТОР

Импульсный многодисковый униполярный генератор относится к области электромашиностроения и может быть использован для питания электрофизической аппаратуры, а также в технологических процессах.

Известные многодисковые униполярные генераторы описаны в следующей литературе, предназначенные для работы в ударном режиме. Характеризуются они тем, что в них используются постоянно замкнутые подвижные контакты, а кратковременное замыкание электрической цепи производится внешними коммутаторами. Такие генерато- 15 ры имеют повышенные потери мощностй в подвижных контактах,а разработка коммутатора на большие токи представляет собой отдельную. проблему (Ц,(2) °

Наиболее близким по технической 2О сущности и достигаемому результату к изобретению является многодисковый униполярный генератор (3) .

В известном генераторе возможно использование импульсных жидкометаллических подвижных контактов согласно. В этом случае кратковременное 1 замыкание электрической цепи производится импульсными подвижными контактами, поэтому внешние коммутаторы не требуются. Генератор содержит систему возбуждения и блоки статора, внутри которых расположены дисковые роторы с периферийными импульсными контактами, привод с системой управления контактами, при этом система управления контактами соединена с подвижными стержнями периферийных импульсных контактов, расположенных в осевых направляющих блока статора. Стержни импульсных контактов проходят через эластичные перегородки или сильфоны, отделяющие герметичную полость контакта от внешней среды, за боковую поверхность блока. Приводы системы управления контактами могут быть любые (например, пружинные, пневматические, электромагнитные, электромашинные и др) .

Недостатками известного генератора являются:

1. Большой вес и ухудшенные энергетические показатели генератора, особенно при использовании криогенной магнитной системы возбуждения. Обус( ловлено это тем, что боковая поверхность блока занята выходящими на его периферию стержнями, соединенными с системой управления контактами. По- Ф

92 4

60

3 66 16 этому магнитная система имеет большой внутренний диаметр, необходимый для размещения всех этих устройств.

Это увеличивает вес генератора и потери мощности.

2. Неидентичность импульсов тока, обусловленная неодновременностью сра- 5 батывания импульсных контактов. Связайо это с влиянием случайных факторов (например,.с неодинаковым нагревом приводных устройств системы управ ления контактами, наличием и качест- (О вом смазки, состоянием трущихся поверхностей и т.д.), а также с неодинаковостью механических характеристик устройств из-эа погрешностей, присущих технологии их изготовления. 15

3. Пониженная надежность генератора. Обусловлено зто тем, что каждый импульсный контакт приводится в движение от своего привода; Кроме того, в генераторе используется мно- 20 жество эластичных перегородок или сильфонов, отделяющих герметичную полость блока от внешней среды. При этом стержни проходят через зту перегородку и по условиям сборки их невозможно жестко соединить с вытеснителями импульсного контакта.

Целью изобретения является снижение веса, повышение энергетических показателей и надежности.

Для этого генератор снабжен толкателями, расположенными по периферии блока статора соосно с соединенными жестко через промежуточные элементы, например, через бруски, прикрепленные к толкателям, со стержня- 35 ми периферийных импульсных контактов и кинематически с подвижной частью привода системы управления контактами г

Такая взаимосвязь элементов импульсных контактов и их системы управления:позволяет расположить привод системы управления контакта -ми за торцовой плоскоствю блока статора, расположить толкатели 45 и соединенные с ними через промежуточные элементы стержни периферийных импульсных контактов вйутри уплЬтнительных колец в герметичной полости блока статора, выполнить жесткое соединение стержней импульс ных контактов с подвижными в осевОм направлении частями импульсных контактов (например, с вытеснителями жидкого металла. Следует отметить, что предлагаемая конструк55 ция применима и в генераторах с щеточными импульсными контактами.

На фиг.1 - вид генератоРа в разрезе осевой плоскостью; на фиг.2 взаимосвязь элементов генератора, расположенных в герметичной полости блока статора (вид от оси) .

Предлагаемый генератор содержит криогенную систему 1 возбуждения, дисковые роторы 2, установленные в подшипники 3 и соединенные

,друг с другом муфтами 4, передающими вращающий момент. Диски 2 электро изолированы друг от друга, от статора и от привода (для этого места под подшипники, а также муфты 4 покрыты электроизоляцией, например, оксидной пленкой) . Диски объедине-. ны статором в блок, имеющий электроды 5 и 6, соединительные шины 7 и 8, а также детали корпуса 9 (жирными линиями показано расположение электроизоляции). Электроды

5 и 6 образуют с соответствующими поверхностями дисков кольцевые контактные зазоры 10 (внутренние контакты) и 11 (периферийные контакты) . Периферийные контакты 11 являются импульсными, содержащими желобы 12 для жидкого металла и вытеснители 13, которые могут перемещаться вверх и вниз по направляющим поверхностям в желобах. Вытеснители 13 жестко соединены со стержнями 14 (фиг.2), которые установлены в направляющих поверхностях желобов и выходят в полости 15 шин 8 через отверстия в них. Стержнй

14 соединены с брусками 16 при помо- . щи регулировочных колец и зажимов (кольца и зажимы не показаны), позволяющих при сборке генератора устанавливать вытеснители на нужной высоте в желобах. С каждым бруском

16 может быть соединено два. стержня

14 (фиг.2) или большее число стержней. Для уменьшения осевого размера блока к каждому поперечно установленному бруску 16 могут крепиться стержни сразу от двух соседних импульсных контактов. Бруски 16 жестко соединены с аксиально расположенными толкателями 17. Толкатели 17 проходят через отверстия в соединительных шинах 8 и электродах 6 через блок параллельно оси генератора и выходят через верхний торец блока.

Герметичность полости блока обеспечивается следующим образом. Сильфоны 18 герметизируют выходы толкателей 17 из блока. Укреплены толкатели в сильфонах при помощи электроизолированных наконечников 19. Кольцевые резиновые прокладки 20 уплот1 няют стыки между электродами 6, и соединительными шинами B,Электроизолированная рессора 21, соединяющая ротор генератора с приводной турбиной, уплотнена манжет ами 22. Между, рессорой 21 и турбиной может быть установлена муфта проскальзывания (турбина и муфта проскальзывания на рисунках не показаны). Полосги 15 в шинах 8 закрыты крьпаками 23 с прокладками 24. Таким образом, стержни импульсных контактов 14, бруски 16 и толкатели 17 находятся внутри уплотнительных колец 20 в герметичной полости блока. Для предотвращения электрического замыкания между электр

5 б родами поверхность толкателей 17 и брусков 16 электроизолирована оксидной- пленкой или слоем фторопласта.

Чтобы исключить попадание жидкого металла в вертикальные каналы, в ко торых расположены стержни 17, имеются прокладки 25. Для этой же цели установлены уплотнения в отверстиях шин 8,через которые проходят стержни 14 из желобов 12 в полости 15 (на рисунках эти отверстия и уплотнения не видны) . 3a торцовой плоскостью блока расположен привод 26 системы управления контактами. Привод может быть любой. На фиг.1 привод 26 содержит электродвигатель 27 большого момента (например, двигатель с катящимся ротором), червячную передачу

28 и пружинный механизм 29. Привод

26 кинематически связан с толкателями 17 через звездочку 30 и наконечники 19. Звездочка средней частью прижата к подвижной части пружинного механизма 29, а лучи звездочки прикреплены к наконечникам 19 толкателей 17 и жестко соединяют их друг с другом. Снизу звездочки 30 расположена возвратная пружина 31. На боковой поверхности блока расположены компенсационные шины 32, которые подсоединены к верхней части блока и электроизолированы от остальных частей генератора. Внешние шины подсоединяются к фланцам 33 и 34.

Ротор каждого блока может приводиться во вращение двумя турбинами, расположенными снизу и сверху блока.

В этом случае соединение толкателей

17 с приводом 26 системы управления контактами должно быть выполнено иначе. Например, в звездочке 30 может быть отверстре для установки турбины, а приводное устройство 26 системы управления контактами может располагаться выше турбины. В других вариантах привод 26 системы управления контактами может быть установлен снизу блока или сбоку от оси. Если генератор имеет ферромагнитопровод рамной конструкции (как у прототипа) или броневой конструкции, то толкатели 17 выходят из блока статора через магнитопровод, примыкающий к торцу блока, или проходят около него.

Привод 26 системы управления контактами расположен при этом над маг-. нитопроводом.

Работает генератор следующим образ ом.

Турбина раскручивает дисковые роторы до максимальной скорости.

Соленоид 1 создает осевое магнитное поле. Вытеснители 13 находятся в верхнем положении (как показано на фиг.1). У механизма 29 пружина сжата. Внутренние контакты 10 замкнуты. При включении двигателя 27 кулачок механизма 29 поворачивается и освобождает пружину. Пружина

61692 резко перемещает вниз систему, состоящую из звездочки 30, .наконечников 19, толкателей 17, брусков

16, стержней 14 и вытеснителей 13.

Вытеснители 13 через имеющиеся в них сопла выбрасывают жидкий ме5 талл из желобов 12 в виде струй, которые замыкают кратковременно электрическую цепь (затем жидкий металл самотеком возвращается в желоб 12).

Через нагрузку проходит импульс тока, диски 2 при этом тормозятся.

Кинематическая энергия РОтора тур бины гасится или в упругой рессоре

21 или в муфте проскальзывания (эта муфта на рисунках не .показана).

После разрыва электрической цепи дисковые роторы вновь начинают раскручиватъся турбиной. Электродвигатель

27 при помощи червячной передачи 28 поворачивает кулачок механизма 29

20 и сжимает пружину этого механизма.

Возвратная пружина 31 поднимает вытеснители 13 и все соединяющие их с приводом 26 элементы в верхнее по- . ложение. Когда пружина будет сжата, электродвигатель 27 останавливается.

Генератор вернулся в исходное рабочее состояние и готов для генериро- вания следующего импульса тока.

Технико-экономическая эффективность предложения состоит в повыше30 нии энергетических показателей генератора, уменьшении его массы и в повышении надежности. Достигается это благодаря рациональному взаимному расположению и взаимбсвязи элементов ге36 )нератора.Конструкция генератора становится более компактной. Система возбуждения максимально приближена к ротору, поэтому рассеяние магнитного поля уменьшается. Предложенная конструкция обеспечивает жесткую связь подвижных частей импульсных,контактов друг с другом,,что улучшает коммутационные характеристики генератора и повышает его надежность. Кроме того, расположение аксиальных толкателей с укрепленными поперек брусками и стержней импульсных контактов в герметичной полости тоже повышает надежность генератора. Этому же способствует уменьшение количества сильфонов, а их размещение за торцовой плоскостью блока позВоляет устанавливать сильфоны достаточной длины с малой относительной деформацией.

Формула изобретения

Импульсный многодисковый униполярный генератор, содержащий систему возбуждения, блок статора, внутри которого расположены дисковые роторы с периферийными импульсными контактами, привод с системой управления контактами, соединенной с подвижными стержнями периферийных импульсных контактов, расположенными

11

12

Фиа Г

Составитель В . Трепу тнев а

Техред Э.Чуаик Корректор С. Патрушева

Редактор К!.×åëþêàHîâ

Заказ 2503/59

Тираж 856 ° Подписное.

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Е-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул. Проектная, 4 в осевых направляющих блока статора отличающийся тем, что, с целью снижения веса, повышения энергетических показателей и надежности генератора, он снабжен толкателями, расположенными по периферии блока статора coocHG с ним, соединенными кинематически с подвижной частью привода системы управления контактами и жестко, например, с помощью брусков, со стержнями периферийных импульсных контактов.

661692 8

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бертинов А.И., Алиевский Б.Л., Троицкий С.P. Униполярные электри- . ческие машины с жидкометаллическим токосъемом, М-Л., 1966, с.13.

2. Авторское свидетельство СССР

9187131 кл, 21 d, 5, 1964.

3. Авторское свидетельство СССР

10 9481969, кл. H 02 К 31/00, 1973.