Униполярная машина Советский патент 1977 года по МПК H02K31/00 

тивлением нагрузки генератора) осуществлена скользящим контактом на базе неподвижных щ«то,к 10, устаноВЛенных в щеткодержатглях (по две на каждую .параллельную ветзь). Контактное нажатие роликов щеток проиаводится за счет упругости стержневых проводников 7 или посредством специальных пружин, как и у щеток 10 (пружины на чертгже не показаны). Отводы // от щеток 10 проходят сквозь .радиальное отверстие в криостате. Обмотка якоря содержит, например, стержни .

Для того, чтобы можно было применить роликовые подвижные контакты качения, поверхности обкатывания обоих коллекторов обращены внутрь машины к средней плоскости якоря. Это позволяет приблизить указанные поверхности к катушкам / и увеличить эффективность использования магнитного потока возбуждения. Поскольку оси стержневых яро.водников 7 должны быть направлены по образующим поверхности .кругового цилиндра (либо конуса или радиуса круга в дисковых машинах), в обмотке якоря с параллельными ветвями стержни размещены лод углом, равным 8 najK. рад. Это означает, что конец стержня на коллекторе сдвинут относительно его начала (на другом коллекторе) на угол, соответствующий 4а коллекторным делениям. Практически ц.ри числе ветвей 2а 2 сдвиг составляет ч-еты.ре деления. Такой сдзиг обеспечивает правильную схему соединений обмотки.

Работает машина следующим образом. В соединенные последовательно сверхароводкиковые катушки / индуктора, магнитно включенные встречно, от источника питания подается ток, который создает магнитный поток возбуждения. При -подключении отводов //к .источнику питания силовой цепи .мащина работает .как двигатель, а при вращении ротора от приводного устройства - как генератор. К валу двигателя можно присоединить механическую нагрузку, к отвода.м //-электрическое сопротивление нагрузки генератора,

При вращении .ротора проводники 7 также вращаются под влиянием сил трения м.ежду коллекторами и роликовыми щетками 8. Электрический подвижный контакт качения имеет значительно меньше потери на трение и обусловливает меньщий износ щеток и коллекторов. -В предложенной мащине контакт скольжения имеет место только у четырех нелодв-ижных щеток 10, расположенных по две (через одну .пластину) на каждом коллекторе. Они необходимы для подключения к вращающемуся якорю внешней неподвижной цепи-. Вое остальные подвижные контакты, общее число которых .в крупных машинах составля-ет несколько десятков (и может доходить до ста «онтакто.в и более), выполнены на элементах качения 8. Таким образом, К. п. д. и срок службы предложенной машины будут существенно выше, чем у прототипа

(при одинаковых числах подвижных контактов).

В процессе в.ращения ротора подвижньге контакты на коллекторах осуществляют коммутацию стержней 3, при .которой в параллельную ветвь обмотки лериодически включаются последовательно отдельные стержни или их пары при перекрытии щетками 8 и 10 двух соседних пластин коллектора. На фиг. 2 демонстрируется в качестве примера мгно.венная схема соединений, на которой в параллельную ветвь, начинающуюся на левой нижней щетке W (плюс), входят стержни 12-7:5. Данная ветвь заканчивается на левой

5 верхней щетке 10 (минус). Стержни 16-19 входят в другую параллельную ветвь.

Во избежание появления в стержнях недопустимо больших реактивных э. д. с. при коммутации роликовыми щетками коллекторные

0 пластины 4 можно выполнить с некоторым скосом разделительных дорожек, чтобы увеличить время контактирования ролика с двумя соседними пластинами. При относительно больщих токах якоря для увеличения пло5щади контактной ловерхности можно применять деформируемые элементы качения, например, из токопроводящих пластмасс или резин.

Подобным же образом можно выполнить

0 и дисковый якорь униполярной машины с роликовыми контактами качения, радиальным (или ло образующим конуса) расположением стержневых соединительных проводников и скосом стержней обмотки на указанный угол

5 (8 ЯС//С рад). При этом коллекторы на периферии и в центральной части диска ротора должны иметь разную осевую длину, а ролики на концах проводников - соответственно разные диаметры, чтобы обеспечивались .оди0наковые угловые скорости роликов на обоих коллекторах (во избежание скручивания соединительных проводников).

Практическое использование предложенных машин предпочтительно в качестве сверх5проводнико.вых униполярных двигателей для тихоходных приводов прокатных станов; гребных винтов на морских судах; крупных водяных насосов; щаровых углеразмолочных мельниц. Как генераторы предложенные ма0шины могут использоваться в соответствующих системах Г-Д.

Фор.мула изобретения

5

Униполярная машина, содержащая сверхпро.водниковый индуктор, параллельные ветзи стержневой обмотки на якоре, стержни которой соединены своими концами с двумя коллекторами, и две неподвижные щетки на

0 каждо.м коллекторе, установленные через одну коллекторную пластину и подключенные к внешней цепи, отличающаяся тем, что, с целью повыщенйя к.п.д. и увеличения срока службы, на свободных коллекторных пла5стинах через одну ламель установлены контакты качения, а стержни обмотки размещены на якоре под углом, равным 8 nalKpad, рде а - число пар параллельных ветвей обмотки, К - число пластин на коллекторе. Источник информации, принятый во вни--,- при экспертизе 1. Патент Швейцарии № 470795, кл. Н 02k 19/18, 1969.

) г 7

ТПУ

.-:.-

Z;-- ::;-::- :.

IS

-n s-iizL/ai