ТОКОСЪЕМНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2009 года по МПК H01R39/30 H01H29/02 

Изобретение относится к электроаппаратостроению, в частности к токосъемным вращающимся устройствам, использующим в качестве контакта любую проводящую жидкость, не вступающую во взаимодействие с феррожидкостью, и может быть использовано для передачи электрической энергии любых видов в широком диапазоне.

Известно токосъемное устройство, которое содержит неподвижные электроды и подвижный полый цилиндрический электрод, который взаимодействует с неподвижными твердометаллическими электродами и перемещающийся на жидкометаллической смазке. Электроды установлены соосно. (Авт.св. №1184019, БИ №37, 1985 г.)

Недостатками этого устройства являются недолговечность и низкая надежность. Вызвано это тем, что из-за уменьшения количества жидкого металла вследствие потерь ресурс этого устройства ограничен. При этом возможна передача всего одного сигнала.

Прототипом является токосъемное устройство, содержащее узел, состоящий из подвижного электрода, вала и неподвижного электрода, выполненного в виде кольца и каналов с жидким металлом, согласно изобретению на валу установлена Т-образная изоляционная втулка с размещенным на ней подвижным электродом и установленной концентрично подвижному электроду изоляционной втулкой, на внешней поверхности которой расположен неподвижный электрод, соединенный одним концом провода с контактным гнездом, а подвижный электрод соединен одним концом другого провода с контактным штырем, причем в изоляционной втулке выполнены каналы, оси которых расположены касательно к ее внутреннему диаметру, а в каналах дополнительно размещены жестко закрепленные в неподвижном электроде упругие элементы с точкой касания каждого из них с наружной поверхностью подвижного электрода; подвижный электрод выполнен в виде кольца, на одном валу последовательно друг за другом установлено n-узлов, которые жестко соединены между собой по изоляционным втулкам с неподвижными электродами и жестко соединены между собой по Т-образным изоляционным втулкам с подвижными электродами и с валом. (Авт.св. №2166811, 2001 г.)

Но и для этого устройства присущи недостатки от предыдущего устройства. Ресурс и надежность этого устройства ограничены из-за возможности вытекания жидкого металла при действии центробежных сил. При этом жидкий металл не является основным контактом. Основным же контактом является упругий элемент, который со временем требует замены ввиду его механического износа, как в щеточном контакте. При этом при передаче энергии будут наблюдаться искрения, коммутация, что приводит к быстрому износу электродов и старению изоляционных материалов.

Задачей изобретения является повышение надежности и долговечности контакта и токосъемного устройства, возможность передачи одновременно разных сигналов и электрической энергии, причем любых видов и любого диапазона, а также избавление от коммутационных процессов.

Технический результат достигается тем, что в токосъемном устройстве, состоящем из вала, подвижного и неподвижного электродов, выполненных в виде кольца, расположенных соответственно в нижней изоляционной втулке, закрепленной жестко на валу, и верхней изоляционной втулке, соединенной с корпусом, причем обе изоляционные втулки размещены между изоляционными шайбами, и жидкопроводящего контакта. Жидкопроводящий контакт состоит из проводящей жидкости, не вступающей во взаимодействие с феррожидкостью, например, из ртути, расположен в полости, полученной соединением двух емкостей, расположенных в верхней и нижней втулке, причем каждая из них образована подвижным и неподвижным электродами, магнитопроводом и изоляционной стенкой, в месте соединения емкостей, простенок выполнен в виде зубьев, между которыми размещена ферромагнитная жидкость, препятствующая вытеканию проводящей жидкости из полости и удерживаемая магнитным полем, создаваемым постоянными магнитами. Проводящую жидкость и феррожидкость размещаем через отверстие, которое закручивается металлической шпилькой, заизолированной от корпуса изоляционной втулкой, причем на шпильку насаживается клемма от провода, подающего сигнал, и закручивается гайкой. Передаваемый сигнал идет дальше по проводу с двумя клеммами, одна из которых крепится винтом, проходящим сквозь магнитопровод и подвижный электрод, а вторая крепится на токоприемное устройство, причем провод проложен внутри вала и изоляционной шайбы и заизолирован, что не позволяет поступать сигналу на вал. Эта конструкция фиксируется с помощью крепежного кольца, закрученного по резьбе на вал, и фиксирующего кольца, прикрученного с помощью винтов к корпусу.

Технический эффект достигается использованием проводящей жидкости между подвижными и неподвижными электродами и применением в виде изоляции, препятствующей вытеканию ртути, феррожидкости, удерживаемой между зубчиками электромагнитным полем от постоянных магнитов и способной в случае электрического или теплового пробоя очень быстро восстанавливать свои электротехнические и физические свойства. Возможность использования установленных последовательно друг за другом n-устройств на одном валу позволяет передавать токосъемным устройствам несколько различных и независимых сигналов или видов энергии.

Предлагаемое устройство пояснено чертежом, где изображен общий вид устройства.

Токосъемное устройство состоит из корпуса 1, на валу 2 которого размещены подшипник 3 и изоляционная втулка 4, окруженная с двух сторон изоляционными шайбами 5 и на которую устанавливается магнитопровод 6, постоянный магнит 7 и подвижный электрод 8, по которому скользит токопроводящая жидкость 9, передающая сигнал от неподвижного электрода 10 и удерживаемая от вытекания феррожидкостью 11. Сигнал на неподвижный электрод 10 подается от провода с клеммой 12, закрученной гайкой 13 по шпильке 14, заизолированной от корпуса 1 изоляционной втулкой 15. Через проводящую жидкость 9 сигнал передается от неподвижного электрода 10 к подвижному электроду 8, в который закручен винт 16, крепящий клемму провода 17, проходящего внутри изоляционной шайбы 5 и вала 2, а вторая клемма провода 17 крепится к токоприемному устройству. Феррожидкость 11 наносят между зубчиками магнитопровода 6 шринцеванием через отверстие 18, через которое также заливается и проводящая жидкость 9. Неподвижный электрод 10 располагается между магнитопроводом 6, закрепленным на верхней изоляционной втулке 19, расположенной между изоляционными шайбами 20, и верхним постоянным магнитом 21. Вращающаяся часть конструкции фиксируется с помощью крепежного кольца 22, закрученного по резьбе вала 2, а неподвижная часть конструкции фиксируется к корпусу 1 с помощью фиксирующего кольца 23, затянутого к корпусу 1 с помощью винтов 24.

Устройство работает следующим образом.

При вращении вала 2 происходит передача энергии или сигнала от неподвижного электрода 10 к подвижному электроду 8 через токопроводящую жидкость 9, которую от вытекания удерживает феррожидкость 11, находящаяся между зубчиками магнитопровода 6 из-из электромагнитного поля, создаваемого постоянными магнитами 7, 21.

Изобретение найдет применение в промышленности, машиностроении, электрических машинах, приборостроении, электроаппаратостроении.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в токосъемных вращающихся устройствах. Технический результат заключается в использовании жидкопроводящего контакта между электродами и феррожидкостью в виде диэлектрика, что обеспечивает передачу любых видов сигналов и энергии в широком диапазоне значений. Токосъемное устройство содержит корпус. На валу установлена нижняя изоляционная втулка с размещенным на ней подвижным электродом в виде металлического кольца, установленная концентрично неподвижному электроду. Верхняя изоляционная втулка с неподвижным электродом выполнена в виде металлического кольца. Электроды с проводящей жидкостью между ними соединены с токоподающим и токопринимающим проводами. Один постоянный магнит установлен между нижней втулкой и подвижным электродом, а второй - между неподвижным электродом, размещенным под верхней втулкой, и этой втулкой, соединенной с корпусом. Два магнитопровода установлены между втулками с образованием емкости, заполненной проводящей жидкостью, не вступающей во взаимодействие с феррожидкостью. Каждый магнитопровод состоит из двух частей, соединенных с помощью зубчатых краев стенок с размещенной между зубьев ферромагнитной жидкостью, препятствующих вытеканию проводящей жидкости. В корпусе через верхнюю втулку, магнит и электрод выполнено отверстие для заполнения емкости проводящей жидкостью и феррожидкостью. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Токосъемное устройство, содержащее корпус, вал, установленную на валу нижнюю изоляционную втулку с размещенным на ней подвижным электродом в виде металлического кольца, установленную концентрично неподвижному электроду, верхнюю изоляционную втулку с неподвижным электродом в виде металлического кольца, причем электроды соединены с токоподающим и токопринимающим проводами, и находящуюся между электродами проводящую жидкость, отличающееся тем, что дополнительно содержит два постоянных магнита, один установлен между нижней втулкой и подвижным электродом, а второй - между неподвижным электродом, размещенным под верхней втулкой и этой втулкой, соединенной с корпусом, два магнитопровода, установленные между втулками с образованием емкости, заполненной проводящей жидкостью не вступающую во взаимодействие с феррожидкостью, причем каждый магнитопровод состоит из двух частей, соединенных с помощью зубчатых краев стенок с размещенной между зубьями ферромагнитной жидкостью, препятствующих вытеканию проводящей жидкости, а в корпусе через верхнюю втулку, магнит и электрод выполнено отверстие для заполнения емкости проводящей жидкостью и феррожидкостью.

2. Токосъемное устройство по п.1, отличающееся тем, что токоприемный провод проложен в изоляционной шайбе и в валу.

3. Токосъемное устройство по п.1, отличающееся тем, что токоприемный провод соединен с подвижным электродом и проложен в изоляционной шайбе.

4. Токосъемное устройство по п.1, отличающееся тем, что подвижный и неподвижный электроды выполнены в виде медного кольца.

5. Токосъемное устройство по п.1, отличающееся тем, что емкость заполнена проводящей жидкостью в виде ртути.