Жидкометаллическое токосъемное устройство

Жидкометаллическое токосъемное устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик . (11) 92О916

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 200580 (21) 2926836/24-07 1511 М. КЛ. з с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 150482,Бюллетень ¹ 14

Н 01 R 39/00

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (53) УДК 621.316. .54(088.8) Дата опубликования описания 150482 (72) Автор изобретения

В Н Скрипунов (7! ) Заявитель (54) ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКОЕ ТОКОСЪЕМНОЕ

УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к коммутации вращающихся электрических контактов и может быть использовано в униполярных машинах. 5

Известны токосъемные устройства, предназначенные для коммутации с помощью жидкого металла вращающихся и неподвижных контактов и содержащие неподвижный и вращающийся кольцевые контакты, в межконтактном зазоре между которыми расположен жидкий металл (1) .

Однако такие устройства с кольцевым жидкометаллическим контактом устойчиво работают до сравнительно, невысоких (20 — 30 м/с) линейных скоростей вращающегося ротора. При более высоких скоростях жидкий металл вытесняется из межконтактного зазора. При вытеснении жидкого металла из контактной зоны он стремится к.перетеканию от периферии к центру и попаданию в межконтактный зазор, а также в подшипниковые .узлы, что нарушает работу устройства и машины. Для уменьшения этого перетекания используют различные механические и электромагнитные устройства.

Известно также устройство содержа щее нндуктор для предотвращения утечек жидкого металла и вращающийся контакт с равномерно распределенными по окружности отверстиями, в которые вставлены постоянные магниты (2).

Недостатком этого устройства является выполнение вращающегося контакта из немагнитного материала,при выполнении его из ферромагнитного. материала, что встречается, например, в дисковых униполярных машинах, когда ферромагнитный ротор является одновременно и вращающимся контактом " токосъемного устройства, он шунтирует постоянные магниты, что снижает индукцию в неконтактном зазоре и, следовательно, эффективность работы устройства; невысокая эффективность работы индуктора, так как она зависит от размеров постоянных магнитов, которые ограничиваются габаритами вращающегося контакта, — это.особенно выявляется для тонких дисковых контак тов, в которых размещение индуктора затруднено и усложняет конструкцию; ограничение скорости вращения контакта, вследствие чего узел крепления постоянных магнитов снижает механическую прочность вращающегося контакта; влияние внешних магнитных по920916 лей на слабое поле индукторов, что снижает надежность устройства.

Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей и повышение надежности.

Указанная цель достигается тем, что индукторы магнитного поля расположены на статоре и снабжены магнитопроводами, которые равномерно разме- щены.по окружности вращающегося контакта и соединены дополнительно 10 введенными ферромагнитными кольцами, между которыми расположен указанный вращающийся контакт.

На фиг. 1 схематически изображено данное устройство, разрезу на 15 фиг. 2 - то же, вид А на фиг. 1.

Токосъемное устройство содержит вращающийся контакт 1 и статор с неподвижным контактом 2, которые замыкаются с помощью жидкого метал- 2п ла 3. Вращающийся контакт l выполнен с равномерно распределенными по окружности осевыми отверстиями, в которые помещены вкладыши 4. Индуктор магнитного поля 5 расположен на статоре и соединен дополнительным магнитопроводом б с ферромагнитными кольцами 7. Патрубок 8 служит для подвода жидкого металла к контактной зоне, а патрубок 9 — для его отвода.

Такосъемное устройство работает следующим образом.

Магнитный поток индуктора, который выполнен, например, на основе постоянных магнитов или электромагнита: 35 постоянного тока, с помощью ферромагнитных колец 7 ориентирован параллельно оси вращения контакта. В

:связи.с тем, что,например, ферромагнитный вращающийся контакт и немагнитные вкладыши образуют систему чередующихся ферромагнитных и немегнитных участков, распределение магнитного потока в неконтактном зазоре между неподвижным контактом (или статором) и вращающимся контактом носит периодический характер. Этот период соответствует количеству вкладышей. При вращении подвижного контакта происходит также вращение и кривой распределения магнитной индук- . ции.

Таким образом, магнитную индукцию в зазоре можно представить состоящей из постоянной составляющей, которая неподвижна в пространстве, и гармони- ческих составляющих, вращающихся с той же угловой скоростью. Через патрубок 8 в контактный зазор подается жидкий металл, который и замыкает: вращающийся и неподвижный контакты. 60

При достижении критической скорости жидкий металл начинает вытесняться из межконтактного.зазора. Этот металл начинает перемещаться к оси вращения и попадает в зону действия вращаю- Я щегося магнитного поля. В результате взаимодействия вращающегося магнитного поля с жидким металлом возникают электромагнитные процессы, подобные процессам в короткозамкнутом роторе двигателя асинхронного типа.

Под действием электромагнитного вращающегося момента жидкий металл начинает вращаться, возникают цейтробежные силы, под действием которых жидкий металл отбрасывается назад из зоны действия вращающегося магнитного поля. Таким образом, осуществляется электромагнитное предотвращение вытекания жидкого металла к оси вращения контакта. Сливается жидкий металл иэ контактной зоны через патрубок 9

Данное техническое решение позволяет размещать индуктор в стороне от токосьемного устройства и соединять его с ферромагнитными кольцами магнитопроводом.

Причем, индуктор только в принципе может быть расположен либо на статоре, либо на роторе. Вместе с тем, не любое магнитное поле создает нужный эффект, т.е. одного факта размещения индуктора на статоре недоста точно для обеспечения надежности устройства. Действительно, вращающееся магнитное поле, например в прототипе, создано вращением нескольких индукторов в виде стержней, равномерно расположенных по окружности иа немагнитном роторе. Если эти же индукторы в таком же исполнении, в соответствии с принципом альтернативности равномерно распределить на статоре, а на роторе расположить чередующиеся магнитные и немагнитные вкладыши, то работа такого устройства будет не эффективной, что объясняется тем, что в .этом случае магнитный поток в зазоре сосредоточен дискретно в зоне индукторов, вращающиеся вкладыши создают только пульсации магнитного потока под индукторами, а поскольку сами индукторы неподвижны, то при вращении ротора результирующее поле пульсирующее, а не вращающееся.

Н предлагаемом устройстве магнитное поле индуктора равномерно распределено по окружности с помощью ферромагнитных колец, в зазоре между которыми расположен вращающийся контакт с вкладышами. При таких отличитеЛьных признаках индуктор магнитного поля. может быть .выполнен как из отдельных нескольких постоянных магнитов, так и одного постоянного магнита. Наличие ферромагнитного кольца, а также магнитопровода позволяет Выравнять неравномерность ряда отдельных постоянных магнитов.

В данном устройстве ротор токосъемно920916

Формула изобретения дидА

) yvl1

ВНИИПИ Заказ 2363/66 Тираж 629 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. ужгород, ул. Проектная, 4

ro устройства может иметь практически "любую толщину, так как индукторы расположены на статоре, а закрепление на нем вкладыша может быть выполнено сваркой по всей поверхности соприкосновения с ротором, что упро- 5 щает конструкцию и меньше снижает прочность ротора. Кроме того, материал вкладыша может быть подобран с учетом. материала ротора.- это все повышает допустимую скорость вращени 19 ротора.

В предлагаемом устройстве снижено также внияние магнитных полей, поскольку индукторы вместе с магнито:проводами составляют замкнутую магнитную систему с сильным магнитным полем самих индукторов, что повышает надежность. Выполнение вращающегося контакта ферромагнитным, а вкладышей — из немагнитных материалов поз- 20 воляет эффективно использовать устройство в униполярных машинах с ферромагнитным ротором. Размещение индуктора на неподвижном статоре прик повышению его мощности, а 25 следовательно, и надежности работ.и позволяет использовать электромагниты постоянного тока, например обмот ку возбуждения униполярного генератора. Применение данного устройства вместо сложных устройств с гаэонапорными системами и лопатками предотвращения утечек жидкого металла упрощает конструкцию, повышает его надежность и долговечность, что явля ется экономическим эффектом токосъемного устройства.

Таким образом, данное устройство обладает более широкими эксплуатационными возможностями и большей надежностью.

Жидкометаллическое токосъемное устройство, содержащее индукторы магнитного поля вращающийся контакт и статор с неподвижным контактом, замыкаемые жидким металлом, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения эксплуатационых воэможностей и повышения надежности, индукторы магнитного поля расположены на статоре и снабжены магнитопроводами, которые равномерно размещены по окружности вращающегося контакта и соединены дополнительно введенныьы ферромагнитными кольцами, между которыми расположен указанный вращающийся контакт.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.. Бертинов А.И. и др. Униполярные электрические машины. М., Энергия, 1966.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2458083/24-07, кл. Н 01 R 39/00, 1977.