Униполярная трансмиссия Советский патент 1988 года по МПК H02K51/00 

(21)4196593/24-07

(22)20.02,87

(46) 15.09.88. Бюл. № 34

(71)Харьковский автомобильно-дорожный институт им.Комсомола Украины

(72)Ю.И.ВажНичий

(53)621.313.291 (088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 363113, кл. Н 02 К 51/00, 1971.

Авторское свидетельство СССР 554770, кл. Н 02 К 51/00, 1976.

Авторское свидетельство СССР № 458932, кл. Н 02 К 51/00, 1973.

(54)УНИПОЛЯРНАЯ ТРАНСМИССИЯ

(57)Изобретение относится к электромашиностроению. Цель изобретения - повьшение КПД, упрощение конструкции и повышение надежности. В трансмиссии

магнитопровод генератора выполнен в виде двух частей, одна из которых компенсационными обмотками 5 соединена с входным валом 13 и магнитопро- водом двигателя, образуя корпус 7. На корпусе 7 выполнены ребра, служащие центростремительным насосом. Другая часть магнитопровода генератора с обмоткой 26 установлена концентрич- но с зазором внутри первой части и жестко соединена через изоляционную прокладку с якорем генератора 1. Отсутствие входного редуктора, уменьшенное количество токосъемных контактных пар, использование наружной поверхности кожуха в качестве центробежного насоса для интенсивного охлаждения трансмиссии позволяет упростить конструкцию. 1 ил.

(Л

JoBop дающего Воздуха

5 /7/ ff/ II/

ffbfifo ff)f/T0 ffcffOu e-

eofo3 /ifa

to

4

12

Изобретение относится к электроприводу, представляющему собой систему генератор-двигатель на базе униполярных электрических машин, обеспечивающих бесступенчатое регулирование скорости вращения выходного вала.

Цель изобретения - повышение КПД, улучшение массогабаритных параметров, повьппение надежности и упрощение KOHструкции.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемой трансмиссии, содержащей якори и магнитопроводы с компенсационными обмотками, центро- стремительный насос, входной и выходной валы, общий для обеих машин корпус, который, осуществляя функции общего магнитопровода, выполнен с охлаждающими ребрами и возможностью вращения непосредственно от входного вала, при этом он жестко связан с магнитопроводом двигателя, а с магни- топроводом генератора - через воздушный зазор, причем заборными элементами центростремительного насоса снабжен только якорь генератора, который жестко связан через изоляционную прокладку с неподвижной частью магнитопровода генератора.

На чертеже изображена предлагаемая трансмиссия, содержащая две униполярные машины с жидкометаллическим токосъемом, разрез.

Якорь 1 генератора сочленен через изолирующую прокладку 2 с магнитопро- водом 3, опирающимся на неподвижную стойку 4. Компенсационные обмотки 5 и 6 генератора и двигателя соответственно, представляющие собой полые ферромагнитные цилиндры, установлены в полости вращающегося корпуса 7. Корпус является частью магнитопрово- дов 8 и 3 двигателя и генератора соответственно.

Наружная поверхность корпуса 7 имеет продольные ребра 9, закрытые тонкостенной оболочкой, и выполняет функцию центробежного воздушного насоса, что способствует интенсивному охлаждению элементов трансмиссии.

Магнитные потоки генератора и двигателя обозначены соответственно Ф,. и ( д на чертеже пунктиром.

Якорь 10 двигателя через изолирующую прокладку 11 приводит во вращени выходной вал 12. Вращение магнитопровода 8, который жестко связан с корпусом трансмиссии, осуществляется посредством входного вала 13, опираю0

Q

30

35 дО

д5 Q

щегося через подшипник на неподвижную стойку 14.

Предлаг аеная трансмиссия позволяет осуществить непосредственное ее сочленение с маховиком первичного теплового двигателя без соединительной муфты. При этом надобность в элементах 13,и 14 отпадает.

На торцах якоря 1 генератора установлены внутренние контактные кольца 15 и 16, которые с помощью жидкого металла контактируют с наружным контактным кольцом 17 компенсационной обмотки 5 и наружным охватывающим кольцом 18 якоря двигателя 10. Внутреннее контактное кольцо 19 якоря двигателя 10 также с помощью жидкого металла контактирует с наружным крнтактным кольцом 20 компенсационной обмотки 6 двигателя. Компенсационные обмотки 5 и 6 сочленены друг с другом соединительным кольцом 21.

В результате вращения корпуса 7 жидкий металл, залитый в машину, под действием центробежных сил заполняет зазоры между элементами 15, 17 и 19, 20.

Для подачи жидкого металла в контактной паре колец 16 и 18 на неподвижном контактном кольце 15 якоря 1 установлены заборные элементы 22, выполненные в виде изогнутых трубок. При этом входное отверстие заборного элемента направлено навстречу вектору окружной скорости корпуса 7. Под действием динамического напора жидкий металл через канал 23 попадает в полость между элементами 16 и 17. Уровень жидкости в этой полости поддер живается постоянным и с помощью канала 24 при вращении якоря двигателя 10. С помощью каналов 23 - 25 осуществляется циркуляция жидкого металла внутри трансмиссии. При этом жидкий металл выполняет две функции: токосъема и теплоносителя.

Внутри магнитопровода 2 расположена обмотка 26 возбуждения генератора. Магнитный поток Р. двигателя создается с помощью обмотки 27 возбуждения, установленной в магнитопрово- де 8. Вал двигателя вращается в подшипниках 28 - 30. Вращающийся корпус трансмиссии опирается на подшипник 31.

При неподвижном выходном валу 12 и, следовательно, неподвижном якоре 10 двигателя в двух контактных парах 19, 20 и 15, 17 вращаются наружные

кольца 17 и 20. Поэтому вся длина окружности контактных пар заполнена жидким металлом. В третьей контактной паре 16 и 18 в процессе пуска надеж ный контакт достигается за счет применения струйного контакта, создаваемого несколькими заборными элементами 22, расположенными на окружности внутреннего контакта 15.

По мере разгона якоря 10 двигателя жидкий металл заполняет, всю контактирующую поверхность пары 16 и 18 и через канал 24 осуществляется циркуляция металла во внутренней полости ig нитопроводы с компенсационными обмоттрансмиссии.

Гидравлические потери в жнакоме- таллическом токосъеме пропорциональны третьей степени относительной скорости вращения контактных колец, а электрические потери мало зависят от того, вращается ли только наружное кольцо контактного или оба одновременно. Неудовлетворительная работа жидкометаллического токосъема возникает лишь при вращении одного внутреннего контактного кольца, когда наружный элемент токосъема остается неподвижным.

В предлагаемой униполярной трансмиссии благодаря отсутствию входного редуктора снижаются механические потери, шумность привода, а также стоимость изготовления и эксплуатации. Гидравлические потери в контактном аппарате предлагаемой системы генератор - двигатель ниже, чем у

10А

прототипа, поскольку количество контактных пар у предлагаемой трансмиссии три, вместо четырех у прототипа, а относительные скорости вращения элементов контактного аппарата между собой в обоих случаях одинаковы.

Формула изобретения Униполярная трансмиссия, выполненная в виде униполярного двигателя и униполярного генератора с жидкометал- лическими токосъемниками с контактными кольцами, содержащая якорь и маг0

5

0

5

ками, центростремительный насос с заборными элементами в генераторной части, входной и выходной валы, корпус, отличающаяся тем, что, с целью улучшения массогабарит- ных показателей, повышения КПД, упрощения конструкции и повьппения надежности, магнитопровод генератора выполнен в виде двух частей, одна из которых с компенсационными обмотками соединена с входным валом и магнито- проводом двигателя, образуя корпус, снабженный продольными охлаждающими ребрами, заборные элементы, служавше центростремительным насосом, установлены на неподвижном кольце якоря генератора, а другая часть магиитопро- вода генератора с обмоткой установлена концентрИчно с зазором внутри первой части и жестко соединена через изоляционную прокладку с якорем генератора.