Униполярная электрическая машина Советский патент 1977 года по МПК H02K31/00 

Униполярная машина содержит цилиндрический криостат 1, укренлеиный на роторе, соСТОЯШ.ИЙ из цилиндрической оболочки 2, соединенной с двумя хвостовиками 3 и 4. В средней части криостата 1 закреилена сверхпроводящая обмотка возбуждения 5. Между каркасом 6 обмотки 5 и криостатом 1 расположены крепяш,ие его шпонки 7. В торцовых частях криостата 1 расположены теплоизолирующие вакуумные теплоизоляционные заглушки Ви 9 и перегородки 10.

Токоподводы 11 и система 12, подводящая и отводящая хладагент, расположены внутри теплоизолирующих заглущек и цилиндрического отверстия в хвостовике 4. На конце хвостовика 4 закреплены контактные кольца 13 и устройство 14 для подвода и отвода хладагента.

В наружной цилиндрической оболочке 2 криостата 1 выполнены фигурные пазы, в которых закреплены с помощью клиньев 15 проводники 16 и 17 обмотки якоря, имеющие в сечении вид соединенных между собой меньшими основаниями двух трапеций. Изоляция проводников 16 и 17 от корпуса криостата 1 выполнена в виде Z-образных гильз 18. Концевые части проводников 16 и 17 проточены по окружности.

Ротор униполярной машины опирается на подшипники 19, закрепленные в щитах 20. Щиты 20 установлены в цилиндрическом корпусе 21. На внутренней поверхности корпуса 21 закреплены проводники 22 и 23, концы которых смещены друг относительно друга на два пазовых деления ротора. На концах проводНИКОВ 22 и 23 выполнены гнезда, в которых установлены легкосъемные щеточные узлы 24. Части 25 и 26 цилиндрического корпуса 21 могут быть выполнены утолщенными и служить магнитопроводами. Внутри вакуумных теплоизоляционных заглущек 8 и 9 могут быть расположены магнитные сердечники 27 и 28.

Работает мащина следующим образом. Сверхпроводящая обмотка 5, запитанная постоянным током через контактные кольца 13, создает магнитное поле возбуждения, которое при вращении ротора возбзждает э.д.с. в контуре, образованном проводниками 16, 17, 22 и 23.

Отсутствие воздущного зазора между вращающимся криостатом 1 и проводниками 16, 17 уменьшает поток рассеивания обмотки возбуждения, что приводит к повышению индуктируемой э.д.с. ири неизменной магнитодвижущей силе.

Пространство, в котором расположена сверхпроводниковая обмотка 5 («холодная полость), отгорожено от внешней среды съемными перегородками 10. Подающийся в «холодную полость жидкий хладагент (например жидкий гелий) при вращении криостата удерживается у внутренней оболочки криостата 1 центробежными силами, при этом толщина слоя жидкости определяется размерами обмотки 5 и регулируется в системе подачи хладагента. Испарившийся хладагент в виде холодного газа выходит через отверстия в перегородках 10 вблизи оси врашения. Этот холодный газ попадает в пространство между перегородками 10 и теплоизолирующими заглушками 8 и 9, откуда по щелевому каналу между внутренней оболочкой криостата 1 и теплоизолирующими заглущками 8 и 9 проходит в камеру, образованную между теплоизолирующими пробками и хвостовиками 3 и 4. Из этого пространства нагретый газ ироходит к устройству 14 па выход из машины. Теплоприток в «холодную полость блокируется вакуумными полостями между оболочками 2 в криостате 1 и теплоизолирующих заглущках 8 и 9. Теплоприток вдоль стенок криостата 1 и заглушек 8 и 9 блокируется холодным газом, проходящим в зазоре между ними.

Формула изобретения

1.Униполярная электрическая машина, содержащая криостат с цилиндрической оболочкой, сверхпроводящую обмотку возбуждения, размещенную в оболочке криостата, с вакуумными теплоизоляционными заглущками, ротор с якорной обмоткой, соединенной с неподвижными щеточными узлами, отличающаяся тем, что, с целью уменьщения габаритов и упрощения конструкции, криостат с оболочкой возбуждения установлен на роторе, а якорная оболочка размещена на оболочке криостата.

2.Мащина по п. 1, отличающаяся тем, что проводники обмотки якоря имеют сечение в форме двух соприкасающихся друг с другом меньшими основаниями трапеций, а в оболочке криостата выполнены пазы, для установки в них указанных проводников якорной обмотки.

3.Мащииа по п. 1, отличающаяся тем, что внутри вакуумных теплоизолирующих заглущек криостата располол ены магнитопроводящие сердечники.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.А. D. Appletor. «Motorgenerator and fluxpump, Oryogenis, 1969, № 6.

2.С. I. Nole, W. C. Brenner, H. E. Haller. Proc. YEEE., 61, № 1, 1973.