Униполярный электродвигатель переменного тока Советский патент 1974 года по МПК H02K31/00 

1

Известен униполярный двигатель, содержащий колесо - ротор, выполненный в виде двух дисков из магнитопроводящих и токопроводящих элементов, катящихся по рельсам, при чем эти элементы ламелированы и соединены один с другим лишь с одной стороны, например в ступице колеса, и индуктор из двух пар магнитов, обхватывающих каждая свой диск ротора.

Однако при получении и передаче к колесам весьма значительных токов возникают существенные потери, в частности, в щеточном контакте, осуществляющем подачу тока на кольцо, связанное со ступицей колеса.

Предлагаемый электродвигатель снабжен трансформатором, и токопроводящий вал обхвачен его магнитопроводом, а вторичная обмотка трансформатора образована токоироводящими элементами дисков, валом, участками рельсов и землей. С целью бесконтактного регулирования тока якоря, трансформатор может быть снабжен управляемыми магнитными шунтами. Токопроводящие элементы ротора могут быть жестко скреплены с выпрямительными элементами.

Эти отличия позволяют повысить к.п.д. электродвигателя.

На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого электродвигателя.

Магнитопровод трансформатора 1, поток в котором создается первичной обмоткой 2, размещаемой в кожухе 3 (заполненном, еслн нужно, маслом или иной охлаждающей и нзолирующей жидкостью), обхватывается и вторичным витком, состоящим из трубчатой шины 4, токопроводящнх элементов 5, изолированных от стали колеса 6, участка рельса 7, участка земли 8, участка второго рельса 9 токопроводящих элементов 10 второго колеса, плотно насаженных, как и элементы 5, на вращающуюся вместе с ними шину 4. Ток, протекающий по токопроводящим элементам 5 и 10, взаимодействует с неподвижно закрепленными на тележке электромагнитами 11 и 12, обмотки которых (не показаны на рисунке) питаются от обмотки 13 трансформатора 1 через фазокорректирующее устройство 14, поддерживающее необходимый сдвиг фаз между рабочим током и током обмотки возбуждения. Магнитная цепь возбуждения замыкается впереди или сзади колеса, вне плоскости рисунка. При этом взаимодействии возникает тяговое усилие на магнитах и момент на колесе.

Тяга реализуется, как и в обычиых совремеиных тяговых двигателях, в точке сцепления колеса с рельсом.

Для бесконтактного управления якорным током в контуре двигателя в конструкции

трансформатора может быть предусмотрен регулируемый магнитный шунт, шунтирующее воздействне которого может изменяться, например, путем воздействия на устанавливаемую на шунте подмагничиваюш,ую обмотку либо изменением зазора в шунте, либо иным известным способом. Обмотка возбуждения питается при этом от обмоток, расположенных за шунтом, в магнитной цепи якорного контура (эффект «последовательного возбуждения) , либо полностью или частично от обмоток, расположенных до шунта.

Для более удобного управления возможно вариантно оставить суш,ествуюп1,ий трансформатор и ввести управление на промежуточном напряжении первичной обмотки предлагаемого трансформатора. Управление возбуждением возможно и при отсутствии отдельного трансформатора, используя относительно низкое напряжение обмотки 13.

Для уменьшения сопротивления во внешней пепи, весьма существенного при больших токах, протекающих в этом контуре, может быть применена схема с броневым трансформатором. В таком варианте якорный контур - вторичный виток броневого трансформатора образуется из осей двух колесных пар одной тележки и замыкается через токопроводящий элемент, например, переднего левого колеса, участок левого колеса, токопроводящий элемент заднего левого колеса, ось или шину, токопроводящий элемент заднего правого колеса, отрезок правого рельса, токопроводящий элемент переднего левого колеса и другую ось. Напряжение на первичной обмотке может подаваться через изоляторы.

При наличии низковольтных выпрямителей на весьма большие токи, способных вращаться вместе с валом колесной пары, можно работать и с выпрямленными якорными токами и соответственно также выпрямленными или питаемыми от независимого источника постоянного напряжения - токами возбуждения. При атом возможно и предельно простое выполнение «колеса - якоря в виде обычного колеса, которое узкими прорезями разделено на секторы. Такое выполнение возможно и для варианта с переменным током, но приводит к значительному повыщению потерь.

Для повышения прочности подобного колеса секторы могут быть скреплены дополнительными накладками, не закорачивающими секторы между собой.

Предмет изобретения

1.Униполярный электродвигатель иеременного тока, содержащий ротор с двумя дисками, связанными токонроводящим валом, установленными на рельсы и выполненными в виде чередующихся токопроводящих и магнитопроводящих элементов, соединенных в ступице, и индуктор из двух пар магнитов, обхватывающих каждая свой диск, отличающийся тем, что, с целью повышения к.п.д., электродвигатель снабжен трансформатором, магнитопровод которого, несущий первичную обмотку, обхватывает токопроводящий вал, а вторичная обмотка трансформатора образована токопроводящими элементами дисков, валом, участками рельсов и землей.

2.Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что трансформатор спабжен управляемыми магнитными щунтами.

П

14