Индуктор униполярной машины Советский патент 1984 года по МПК H02K31/00 

- : -:; .-: ..i i i iC)(; Т СЯ К ЭЛекТрН :-::.,..,,:. :,i г .;. к униS: .,.-, i.,;r::1 Г:Х :НОГО ГОКа.

, ii.. V- :irC-i j rifH&paTopax j -:::::. . - ,: -ic fiMax генеii;:;; f --;, учипояярного типа

..:;::-: : ;:o яг ждчнщем яндукторон ::.:. ; г::, каия униполярной - . г :.,-,.,ой с;килсенным га- -,:, 3i-:;:-V;дсн:л,, расл --. - ,4 v;: :ei-:;eN: объеме .;c:if ;-:;.ii,;-;Ооя якооя и со:з дающей :,п.;г,: ;,-v./(.-,f-oi мегнитгное поле.. В OKI у-.c ::oiTie.vi vjuJ-iHHy тропгракстве ослаляйте;- м;;гн -;тrr ;S , иятенсивко :,-скла):гп-;с 1.:, OOKJTK;- индуктора с

no/vio/Tibiij по ч--.П-ь,П)5 ческого ферро c л-;ят:- огс L;:;; 3Ua , внутри котоPC47 РГ-5Кчк :; сл обмотка. /. Е;-. ;о. ,..:-:.:. -5 ::,.,lO.y,;iИвaeт увел,к- й:«1е i.-T ;-:4 ::uii .;) jait-n-vгного потока черзз SKTi-:: в:- -:- г;оверхчость якоря, TSiv; caMbivi обгс 1ечивэя увеличение ЭПГ .(Л н-- - :- iyj. 7,

0;д;ггзкс- глм-.:. Ферромагнитных зчрапоЕ ;:;/ -..::С:тв&: но узеличивавт

массу магу-Ui :сг:ой систем и всей усганозкн в :;алом, что приводит к поя : ;чен;-1Ю еа относительной массы, Зто огрз deT область примене-

ЯЧЧ yHMjiC :ri;-. virf -.i:i Vifii-iHOro ТКПЭ

i 3 : :: сЛ :;::;:.е ;О стпукЦИЯ индук:-Ора ;:..1-;г r;j7,; ;-:-:с:й меи.ои;,, з которой для; ;;с1...-:г-:па: ;/м M KHTKCIO лоля а г;с-дял-.О ,:г ПЯС--Г./ пре;|усмотрекы :i ::.,п:.. :..:-,,,:; f.:f: 3 К р л з И р У МШИ s катушFH , Со, .:1й г-; ь збулсдеиия ., л. i.::y:.::-y.( .:Ai- ;e:Tp чяo по обо .:;-::- i ,:;;.:: /a vK-ie-roir; KaTyiijsK, i;:oo;.:.:;-:Vi.: :. г;.Э;;:-;;-1Но.гс р- сположе-ни;: :/ ; ii.:i ,j:.:o;i -Г;Г сл11--е,цуляются по- ЕР iviPV :.. пт; ci-CTRi., ;-у;; Vine Kt;::n-.si:;e (.. :- ; ;:; ,. ( рде ,,

- --. -::;:;:: ;.::кгГ::1---ь :Ч;;. т y;;U;-y ВОЙ - .- :вс-г:; :-о выключенные - f -- ату;- К : , ):ег5 дополh-i .-,),jT;-.:,-; ,HMp;/K:;i;efi :атуъ1кой г

;.c:-.-ii.ja.:,-.vl-: :С-И СКарУ:лИ КДТуГиТИ ЕОЗ - с нзч при этом

, |00:;ос-геч СН.лУ iT:j::yi ;-аТпт1КИ БОЭбуж-- - i:ino.:-(-Hi eл. катушки совMeujt-i -,: (,р-;:ги;ия основных J4 ijf/. ii-4Jy ULi;:;ji: :;:a: y uei; ргвйы сралнег-ту ,,у L.y I, s,-.,;.: .--озеу-жмг-;я1-;я . расстоя

ние между плоскостями снмг/1етрии и ociioBHtjx экра нирую1иих катушек и катуики возбу кдения выполнеяо равным

,5(2fiJ-Rj)

а отношения магнитодвижущих сил экранирующих катушек к магнитодвижущей оиле катушки возбуждения кыпол-некы по зависимостям

(

H(«i- -«;)/(

0,5 (R

F,;F,-O,

средний радиус катушки во:збуждения;

PT

средний радиус дополнительной экранирующей катушки ;

магнитодвижущая сила дополнительной экранирующей . катушки f

F, магнитодвижущая сила основной экранирующей катушки;

F - магнитодвижущая сила катушки возбуждения.

Па че ртеже изображен индуктор, конструктивно выполненный с дилинд-рическим якорем униполярной машины, общий вид.

Индуктор униполярной машины содержит катушки 1 возбуждения и дополнительно снабжен экранирующей обмоткой 2, которая размещается над соленоидом 1 таким образом, чтобы его средняя плоскость прямоугольного г:ечения была совмещена с соответствующей плоскостью катушки 2. Сииметрично по обеим сторонам от катушки 1 возбуждения установлены две. агдекватные боковые экранирующие катушки 3, имеющие одинаковую геометрию и равные по величине , Все обмотки, охлажденные сжиженным газом, размешены в кристалле 4, закрепленном на корпусе униполярной .1ашины через цилиндр 5, выполненный из изоляционного материала, Е5 подшрзпниковых корпусах 6 и 7 установлены по.дг-иипники 8 и 9 , на которые опирается якорь с двумя парами токосъемных устройств 10 и 11. Для предотвращения короткого замыкания по неподвижной части конструкции к ротору предусмотреныизоляционные элементы 12-14. в двух симметричных частях якоря, разделенных изоляцией 14. могут наводиться равные по величине Э.ЦС. С целью исключения .протекания токов через подшипйики 8 и 9 плоскости торцов 15

Ь и

;ОДЩИПНИКОЕЫХ корпусов 6 и 7 nOKptJTH

изоляционной пленкой.

Рассмотрим работу униполярной .;машины на примере генераторного .режима. Захоложенные обмотки индукто.ра запитываются от одного внешнего источника или различных источников электроэно1Лии таким образом, чтобы экраниру101лие соленоиды 2 и 3 бtJли включен. встречно по отношению к катушке 1 возбуждения. При этом МДС дополнительной и боковой экранирую 1;их катушек и ВДС возбуждения должны соотноситься как показано вьше. Тогда магнитное поле, создаваемое индуктором во внешнем пространстве, окружающем машину, скомпенсировано, В активной зоне магнитный поток, пронизывающий поверхность вращающегося якоря заключенную между токосъемными устройствами 10 и 11, наводит ЭДС, пропорциональную магнитному потоку и частоте вращения ротора. С помощью внешних соединений можно организовать питание либо двух независимых нагрузок, либо одной с двойным фшчением ЭДС (при последовательном соединении активных элементов якоря) .

Возможно также использование . предлагаемого индуктора и в других вариантах конструктивного исполнения униполярных машин, например, с дисковым якорем.

Поскольку средние радиусы боковых экранирующих катушек и обмотки возбуждения равны, то соответствующие внутренний и наружный радиусы этих катушек могут быть выбраны также равными. Это создает условия для применения модульной конструкции для индуктора, т.е. элеме11тарной катуижи, внутренний и наружный радиусы которой равны соответствующим геометрическим параметрам указааных обмоток индукторов, а длина кратна длинам этих обмоток. Катушки выбираются из унифицированных модулей путем механического соединения по их торцовым поверхностям. Выполняется также электрическое соединение модулей. Модульная конструкция обеспечивает высокуг. надежность индуктора и все ма, в целом, осрбенно при использовании в качестве обмоточного материала сверхпроводника. При этом в случае перехода в нормальное состояние одного из модулей можно путем внешних переключений исключить из электрической цепи дефектный модуль сохранить частичную работоспособность и осуществить нештатный режим работы индукторов. Кроме того, модульная конструкция существенно упрщает технологическую оснастку дпя изготовления индуктора.

Дополнительная экранирующая обмоткаможет быть выполнена в виде тонкого соленоида, размещенного на наружной цилиндрической поверхности катушки возбуждения.

Экранирующая способность предлагаемого устройства выше, чем по схеме 2 при практически одинаковых массах индукторов. Снижение полезного магнитного потока в изобретени можно компенсировать путем пропорционального увеличения плотности тока во всех катушках. При этом уровень абсолютнь х значений индукций в соответствующих точках экранируемой области остается ниже, чем по 2.

Предлагаемое устройство облегчает выполнение требований техники безопасности по снижению интенсивности магн-итного поля, например, в рабочем помещении, где размещена установка, до уровня, безопасного для человеческого организма.

Использование индуктора в униполярной машине по сравнению с базовым опытно-промышленным образцом униполярного генератора позволяет улуч ьить технико-экономические показатели вследствие облегчения конструкции и уменьшения ее габаритов.

J 7 S 4 J

ИНДУКТОР УНИПОЛЯРНОЙ КЛШНКЫ, содержащий катушку возбуждения и две встречно включенные экранирующие катушки, расположенные соосно с катушкой возбуждения с двух ее торцов, отличающийс я тем, что, с целью повышения эффективности экранирования внешнего магнитного поля, индуктор снабжен дополнительной экранирующей катушкой, расположенной снаружи катушки возбуждения и соосно с ней, при этом плоскости симметрии катушки возбух дения и дополнительной катушки совмещены, средние радиусы основных экранирующих катушек равны среднему радиусу катуш1си возбуждения, расстояние между плоскостями симметрии основных экранирующих катушек и катушки возбуждения выполнены равным ,5