УНИПОЛЯРНАЯ МАШИНА Советский патент 1966 года по МПК H02K31/04 H01R39/18 

Известны униполярные машины с ионным токосъемом между вращающимся диском- нодом и жидкометаллическим катодом. Однако в них не обеспечена стабильность сопротивления контакта, что отрицательно сказывается на работе машины. В предлагаемой униполярной машине с ионным токосъемом, с целью повышения надежности, указанный жидкометаллический катод выполнен неподвижгплм и помещен в кольцевую ваппу. С целью обеспечения работы машины в горизонтальном исполнении, кольцевая ванна может быть отделена от вращающегося диска перегородкой из мелкопористого материала. На фиг. 1 и 2 даны в продольном разрезе варианты вынолиения описываемой машины- в вертикальном и горизонтальном исполнении. Токосъем с периферии диска 1 (фиг. 1) осуществляется с помощью дугового разряда с жидкометаллического катода (ртуть, щелочные металлы). Катодом служит кольцевая ванна 2 с жидким металлом, анодом - периферийная часть вращающегося диска. Для первоначального возбуждения катодного пятиа может служить один из широко известных способов зажигания. Наиболее целесообразным является располол ение одного или нескольких полупроводниковых зажигателей по окружности ванны. Применение поджигателя особенно удобно при использовании униполярной машины в режиме выдачи однократного импульса. В этом случае поджигатель позволяет устранить сильноточную коммутирующую аппаратуру. Применение жидкометаллического катода с возбуждаемым извне катодным пятном позволяет получить высокие плотности тока в контакте. Токосъем с внутре 1ней части диска 1 ocv ществляется через вал 3, погруженный в ва ну с жидким металлом 4. Относительно ибольшие окружные скорости на диаметре КОР ца вала позволяют применить этот обычны1 способ жидкостного токосъема. Во внутренней полости машины создается необходимый вакуум (порядка + мм рт. ст.). Величина расстояния между жидким катодом и диском-анодом не играет для токопрохождения существенной роли, так как падение напряжения на этом промежутке определяется в основном катодным и анодным паденнем и почти не зависит от расстояния. В связи с тем, что основную долю падения нанряжепия в контакте составляет катодное, катодный стакан легко охладить какой-либо жидкостью. Для снижения величины падения напряжения в контакте молсно в качестве катода использовать смесь ртути и щелочных металлов.

Работает описываемая униполярная машина следующил образом. После приведения диска во вращение и возбулсдення магнитного поля униполярная машина готова к работе. Достаточно в любой момент времени подать на поджигатель 5 импульс напряжения от постороннего источника, как возникшая между диском ротора и ванной с жидким металлом дуга замкнет цепь через нагрузку, присоединенную к контактам 6 R 7.

Импульсный режим работы униполярной машины протекает аналогично: па униполярную машину подается напряжение, при наличии магнитного ноля зажигается катодное пятно посредством вспомогательного поджигателя, двигатель машины начинает иабирать обороты. При этом из сети потребляется мош ность, соответствующая потерям холостого хода машины. После того, как скорость вращения достигнет нужного значения, внешний источник питания отключается, дуга в контакте гаснет, подключается нагрузка, а полярность обмотки возбуждения меняется на противоположную. Затем подается импульс напряжения на зажигатель. Это осуществляется при значительной кинетической энергии и значительной э. д. с. При зажигании катодного пятна зажигание дуги происходит меньше, чем за 3-5 мк. сек., что обеспечивает высокую крутизну нарастания напряжепия упиполярной машины.

Показанная иа фиг. 1 униполярная машина выполнена с вертикальным валом. На фиг. 2 показана конструкция машины, которая может работать в любом положении, в том числе и горизонтальном.

Катод в машине с горизонтальным исполнением представляет собой мелкопористый, смачиваемый жидким металлом материал. Стенки из этого материала непосредственно

примыкают к ванне с жидким металлом и за счет капилляриых сил жидкий металл заполняет поры степок. При достаточно мелких порах (не более 0,1 мм) пористый материал сохраняет все свойства твердой стенки, поэтому закрытая им ванна нредставляет собой объем, из которого жидкий металл не вытекает. При подаче на полупроводниковый поджигатель 5, упирающийся острием в пористую

перегородку 8, импульса иапряжепия от постороннего источника возникает маленькая дуга, появляется катодное пятно, от которого развивается разряд на часть или на весь диск-ротор машины.

Пористым материалом, применяемым в качестве катода, могут служить полученные методом порошковой металлургии вольфрам, никель, молибден. Испарившийся с катода жидкий металл

конденсируется на холодных металлических поверхностях магнитопровода 9 и стекает в нижнюю часть пористого катода, который его впитывает.

Пред мет изобретения

1.Униполярная машииа с ионным токосъемом между врашающимся диском-анодом и жидкометаллическим катодом, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности,

указаиный жидкометаллический катод выполнен неподвижным и помещен в кольцевую ванну.

2.Машина по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения работы машины в горизонтальном исполнении, кольцевая ванна отделена от вращающегося диска-анода перегородкой из мелкопористого материала.

Приоритет исчислять со дня подачи заявки № 879890/24-7 тех же авторов - 3 февраля 1964 г.