Электромашинный агрегат Советский патент 1983 года по МПК H02K51/00 H02K31/00 

-г и I I / ;

5 If

О5 4 СО 00 О)

15 Изобретение относится к электрическим машинам,а именно к униполярным машинам постоянного тока с жидкометаллическим койтактом, и может быть использованов качестве электропривода .в различных областях народного хозяйства. Известен электромашинный агрегат, содержащий униполярную машину постоянного тока и индукторную муфты с общим индуктором, выполненным в виде чередующихся ферромагнитных и немагнитных элементов и общим статором, несущим кольцевую обмотку возбуждения. Индуктор размещен в неподвижной герметичной камере с жидким металлом I. Известен также электромеханический агрегат с входным и выходным валами, состоящий из двух униполярных машин, включенных по системе генератор-двигатель и ведомый ротор муфты на выходном валу, содержащий общий магнитопровод с обмотками возбуждения и два якоря, которые размещены концентрично расточке магнито провода и погружены в полости с жидким металлом 2. Известная система генератор-двигатель в униполярном исполнении нуждается в дополнительном приводе для вращения ротора генераторной части электромеханического агрегата. Это обстоятельство снижает эффективность работы агрегата и ограничивает область практического использования вследствие того, что уменьщается КПД, снижается надежность, ухудщаются массогабари1ные показатели. Цель изобретения - повыщение КПД и надежности, а также уменьшение массогабаритных показателей. Для достижения поставленной цели в агрегате, состоящем из двух униполярных машин с ведомым ротором муфты на выход ном валу, включенных по системе генератордвигатель, и содержащем общий магнитопровод с обмотками возбуждения И якори. размещенные в образованной герметичной камере, заполненной жидким металлом .и, образованной герметизирующими элементами в виде дисков, размещенных с торцов якорей, и токопроводом, на магйитопроводе-; со стороны генератора установлена обмотка переменного тока, якори выполнены в виде чередующихся электропроводящих ферро.магнитных и немагнитных электропроводящих элементов, на торцах якоря генератора устайовлены немагнитные электропроводные короткозамыкающие кольца, в расточке статора размещен изоляционный цилиндр, токопровод йыполяей в виде стержня из йёмагнитйого материала, размещеййого по оси агрегата, соединенйОго с торцовыми дисками, выполйеййыми из электропроводнего немагнитного материала, жестко скреп- , лейными с изоляционным цилиндром, а ведо- мый ротор выполнен в виде полого цилиндра размешеннрго в расточке статора двигателя; На фиг. 1 представлен электромащинный агрегат, общий вид, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, поперечное сечение. Электромашинный агрегат имеет герметичную камеру, образованную токопроводом I и изоляционным цилиндром 2, в которой размещены подшипники 3, на которое установлены якори генераторной 4 и двигательной 5 частей агрегата, состоящие из чередующихся электропроводящих ферромагнитных б и немагнитных 7 элементов, и заполненную жидким металлом 8, например ртутью, обеспечивающим электрический контакт между торцовыми частями токопровода I и якорями 4 и 5. Торцовые части якоря 4 имеют короткозамыкающие кольца 9| выполненные из материала высокой электропроводности, например меди, которые образуют с немагнитными электропроводящими элементами 7 якоря обмотку типа «беличья клетка. Наружные торцовые части токопровода изолированы изоляционными прокладками 10. Внутри магнитопровода 11 размещена Кольцевая обмотка 12 возбуждения, питаемая постоянным током от независимого источника. Кроме того. На части магнитопровода, обеспечивающей возбуждение генераторной части агрегата, установлена обмотка 13, например, трехфазного тока, создающая вращающееся магнитное поле. В немагнитном зазоре двигательной части агрегата (пространство между магнитопроводом. I1 и изоляционным цилиндром 2 герметичной камеры) размещен полый цилиндр 14, выполненный из немагнитного электропроводящего материала и связанный с выходным валом 15, установленным на подшипниковых опорах 16 посредством переходного изоляционного диска 17. Агрегат работает следующим образом. Обмотка 13 создает вращающееся магнитное поле, которое, пересекая проводники обмотки якоря 4, наводит в них ЭДС. Наличие короткозамыкающих колец 9 на якоре обеспечивает прохождение по проводникам збмотки электрического тока. Взаимодействие этого тока с магнитным потоком вызывает возникновение электромагнитного момента и приводит якорь 4 во вращение. Якорь 4 вращается асиНхронно с вращающимся полем, создаваемым обмоткой 13. После подачи постоянного тока в кольцевую обмотку 12 возбуждения по магнитопровоДу замыкается магнитный поток, который в зоне зазора имеет постоянную неподвижную в пространстве и вращающуюся вместе с фер ромагнитными элементами составляющие. Якорь 4 втягивается в синхронизм, т. е. вращается синхронно с полем, создаваемым обмоткой 13. Взаимодействие вращающегося якоря 4 с постоянной составляющей магнитного поля возбуждения приводит к появлению постояНйой по величине ЭДС, под дейcfSHeM которой в электрической цепи: токопровод 1 - жидкий металл 8 -.якорь 4. генераторной части агрегата -.-жидкий металл 8 - якорь 5 двигательной части агр.егата - жидкий металл 8 - токопровод 1 протекает постоянный ток I. В результате взаимодействия осевого тока I с постоянной составляющей магнитного поля, якорь 5 двигательной части агрегата приходит во враш,ение, создавая вращающееся магнитйое поле, увлекающее во вращательное-движение полый электропроводящий цилиндр 14 (по асинхронному принципу) с выходным валом 15. Размещение на магнитопроводе генерато рнойчасти агрегата, кроме обмотки возбуждення постоянного тока, обмотки, создающей вращающееся магнитное поле, отсутствие неподвижной перегородки между якорями, а также Наличие у якогенераторной части агрегата торцовых короткозамыкающих колец, образующих с немагнитными электропроводящими элементами якоря обмотку типа «беличья клетка, позволяет создать агрегат с одним выходным валом. При этом исключается необходимость во внешнем приводе и роторе генераторной части, благодаря чему улучшаются массогабаритные показатели и повышается его надежность Вероятность безотказной работы- базового объекта составляет 0,8847, а предлагаемого устройства 0,9216. Увеличение КПД предлагаемого устройства по сравнению с базовым объектом достигается уменьшением числа отдельных составляющих электромащивного агрегата путем исключения приводного двигателя и ротора генера-шрной части и эффективного немагнитного зазора в результате исключенйя ротора генераторной части агрегата, а также исключением неподвижной -перегородки между якорями, что уменьшает гидродинамические потери трейия и площадь контактного сопротивления на границе тверлык жидкий металл и исключением из электрической цепи якорей высокоомных материалов.

ЭЛЕКТРОМАШИННЬШ АГРЕГАТ, состоящий из двух униполярных машин включенных по системе генератор-двигатель, с ведомым ротором муфты на выходном валу, содержащий магйитопровод с обмоткой возбуждения и якори, размещенные в герметичной камере, заполненной жидким металлом и образованной герметизирующими элементами в виде дисков, размещенных с торцов якорей, и токопроводом, отличающийся тем, что, с целью повыщения КПД . и Надежности, а также уменьшения массогабаритных показателей, на магнитопроводе со стороны генератора установлена обмотка переменного тока, якори выполнены в виде чередующихся ферромагнитных и немагнитных электропроводящих элементов, на торцах якоря генератора установлены немагнитные электропроводные кольца, в расточке статора размещен изоляционный цилиндр, токопровод выполнен в виде стержня из немагнитного материала, размещенного по оси агрегата, соединенного с торцовыми дисками, выполненными из электропроводного немагнитного материала, жестко скреп(g ленными с изоляционным цилиндром, а ведо(Л мый ротор выполнен в виде полого цилиндра размещенного в расточке статора двигателя.