Импульсный многодисковый униполярный генератор Советский патент 1979 года по МПК H02K31/04 

магнитная система имеет большой внутренний диаметр, необходимый для размещения всех этИхустройств. Это увеличивает вес генератора и потери мощности. 2. Неидентичность импульсов тока Обусловленная неодновременностью ер батыванйя импульсных контактов. Свя зано это с влиянием случайных факто ров (например,.с неодинаковым нагре вом приводных устройств системы упр ления контактами, наличием и качает вом смазки, состоянием трущихся поверхностей и т.д.5, а также с неоди наковостью механических характерист устройств из-за погрешностей, прису щих технологии их изготовления. 3. Пониженная надежность генератора. Обусловлено это тем, что каждый импульсный контакт приводится в движение от своего привода. Кроме того, в генераторе используется мно Жество эластичных перегородок или сильфонов, отделяющих герметичную полость блока от внешней среды. При этом проходят через эту пер городку и по условиям сборки их невозможно жестко соединить с вытеснителями импульсного контакта. Целью изобретения является снижение веса, повышение энергетических показателей и надежности. Для ЭТОГО генератор снабжен толкателями, расположенными по периферии блока статора соосно с соединен ными жестко через промежуточные эле менты, напримерр через бруски, прикрепленные к толкателям, со стержня ми периферийных импульсных контакто и кинематически с подвижной частью привода системы :Управления контактами, . Такая взаимобвязь элементов импyлJ5Cныx контактов и их системы . управления позволяет расположить привод системы управления контактамиSa то рцЬврй плоскостью блока статора, расположить толкатели и соединенные с ними через промежуточные элементы стержни периферийных импульсных контактов внутри уплЬтнительных колец в герметичной полости блока статора, выполнить жест1 :ое соединение стержней импуль ных контактов с подвижными в осевом направлении частями импульсных контактов (например, с вытеснителями жидкого металла. Следует отметить, что предлагаемая конструкция применима и в генераторах с щеточньиии импульсными контактами. На фиг.Г - вид генератора в разрезе осевой плоскостью; на фиг.2 взаимосвязь элементов генератора, расположенных в герметичной полости блока статора (вид от оси). Предлагаемый генератор содержит криогенную систему 1 возбуждения, дисковые роторы 2, установленные в подшипники 3 и соединенные (ДРУГ с другом муфтами 4, передающими вращающий момент. Диски 2 электро изолированы друг от друга, от статора и от привода (для этого места под подшипники, а также муфты 4 покрыты электроизоляцией, например, оксидной пленкой). Диски объединены статором в блок, имеющий элект- роды 5 и 6, соединительные шины 7 и 8, а также детали корпуса 9 (жирными линиями показано расположение электроизоляции). Электроды 5 и 6 образуют с соответствующими поверхностями дисков ксэльцевые контактные зазоры 10 (внутренние контакты) и 11 (периферийные контакты). Периферийные контакты 11 являются импульсными, содержащими жалобы 12 для жидкого металла и вытеснители 13, которые могут перемещатьСя вверх и вниз по направляющим поверхностям в желобах. Вытеснители 13 жестко соединены со стержнями 14 (фиг.2), которые установлены в направляющих поверхностях желобов и выходят в полости 15 шин 8 через отверстия в них. Стержни 14 соединены с брусками 16 при помощи регулировочных колец и зажимов (кольца и зажимы не показаны), позволяющих при сборке генератора устанавливать вытеснители на нужной высоте в желобах. С каждым бруском 16 может быть соединено два. стержня 14 (фиг.2) или большее число стержней. Для уменьшения осевого размера блока к каждому поперечно установленному бруску 16 могут крепиться стержни сразу от двух соседних импульсных.контактов. Бруски 16 жестко соединены с аксиально расположенными толкателями 17. Толкатели 17 проходят.через отверстия в соединительных шинах 8 и электродах 6 через блок параллельно генератора и выходят через верхний торец блока. Герметичность полости блока обеспечивается следующим образом. Сильфоны 18 герметизируют выходы толкателей 17 из блока. Укреплены толкатели в сильфонах при помощи электроизолированных наконечников 19. Кольцевые резиновые прокладки 20 уплотняют стыки электродами 6. и соединительными шинами 8.Электроизолированная рессора 21, соединяющая ротор генератора с приводной турбиной, уплотнена манжетами 22. Между .рессорой 21 и турбиной может быть установлена муфта проскальзывания (турбина и муфта проскальзывания на рисунках не показаны). Полости 15 в шинах 8 закрыты крышками 23 с прокладками 24. Таким образом, стержни импульсных контактов 14, бруски 16 и толкатели 17 находятся внутри уплотнительных колец 20 в герметичной полости блока Для предотвращения электрического замыкания между элекг

родами поверхность толкателей 17 и брусков 16 электроизолирована оксидной- пленкой или слоем фторопласта. Чтобы исключить попадание жидкого металла в вертикальные каналы, в которых расположены стержни 17, имеются прокладки 25. Для этой же цели установлены уплотнения- в отверстиях шин 8,через которые проходят стержни 14 из желобов 12 в полости 15 (на рисунках эти отверстия и уплотнения не видны). За торцовой плоскостью блока расположен привод 26 системы управления контактами. Привод может быть любой. На фиг.1 привод 26 содержит электродвигатель 27 большого момента (например, двигатель с катящимся ротором), червячную передачу 28 и пружинный механизм 29. Привод 26 кинематически связан с толкателями 17 через звездочку 30 и наконечники 19. Звездочка средней частью прижата к подвижной части пружинного механизма 29, а лучи звездочки прикреплены к наконечникам 19 толкателей 17 и жестко соединяют их друг с другом. Снизу звездочки 30 расположена возвратная пружина 31. На боковой поверхности блока расположены компенсационные шины 32, которые подсоединены к верхней части блока и электроизолированы от остальных частей генератора. Внешние шины подсоединяются к фланцам 33 и 34.

Ротор каждого блока может приводиться во вращение двумя турбинами, расположенными снизу и сверху блока. В этом случае соединение толкателей 17 с приводом 26 системы управления контактами должно быть выполнено иначе. Например, в звездочке 30 может быть oTBepcTfSe для установки турбины, а приводное устройство 26 системы управления контактами может располагаться выше турбины. В других вариантах привод 26 системы управления контактами может быть установлен снизу блока или сбоку от оси. Если генератор имеет ферромагнитопровод рамной конструкции (как у прототипа) или броневой конструкции, то толкатели 17 выходят из блока статора через магнитопровод, примыкающий к торцу блока, или проходят около него Привод 26 системы управления контактами расположен при этом над магнитопроводом.

Работает генератор следующим обр&зЬм.

Турбина -раскручивает дисковые роторы до максимальной скорости. Соленоид 1 создает осевое магнитное поле. Вытеснители 13 находятся в верхнем положении (как показано на фиг.1). У механизма 29 пружина сжата. Внутренние контакты 10 замкнуты,. При включении двигателя 27 кулачок механизма 29 поворачивается и освобождает пружину. Пружина

резко перемещает вниз .систему, состоящую из звездочки 30, .наконечников 19, толкателей 17, брусков 16, стержней 14 и вытеснителей 13. Вытеснители 13 через имеющиеся в них сопла выбрасывают жидкий металл из желобов 12 в виде струй, которые замыкают кратковременно электрическую цепь (затем жидкий металл самотеком возвращается в желоб 12). Через нагрузку проходит импульс тока, диски 2 при этом тормозятся.

10 Кинематическая энергия ротора турбины гасится или в упругой рессоре 21 или в муфте проскальзывания ( муфта на рисунках не -показана). После разрыва электрической цепи дис15ковые роторы вновь начинают раскручиваться турбиной. Электродвигатель 27 при помощи червячной передачи 28 поворачивает кулачок механизма 29 и сжимает пружину этого механизма.

0 Возвратная пружина 31 поднимает вытеснители 13 и все соединяющие их с приводом 26 элементы в верхнее по-, ложение. Когда пружина будет сжата, электродвигатель 27 останавливается.

5 Генератор вернулся в исходное рабочее состояние и готов для генерирования следующего импульса тока.

Технико-экономическая эффективность предложения состоит в повыше0нии энергетических показателей генератора, уменьшении его массы ив повышении надежности. Достигается это благодаря рациональному взаимному расположению и взаимосвязи элёмёйтов геJ1

5 JH

ератора.Конструкция генератора становится более компактной. Система возбуждения максимально приближена к ротору, поэтому рассеяние магнитного поля умёньШаётСя. Предложенная конструкция обеспечивает жесткую связь

0 подвижных частей имцульсных .контактов друг с другом, что улучшает коммутацирнные характеристики генератора и повышает его надежность. Кроме того, расположение аксиальных толка5телей с укрепленными поперек брускатми и стержней импульсных контактов в герметичной полости тоже повышает надежность генератора. Этому же способствует уменьшение количества

0 сильфонов, а их размещение за торцовой плоскостью блока позволяет устанавливать сильфоны достаточной длины с малой относительной деформацией.

5

Формула изобретения

т

Импульсный многодисковый униполярный генератор, содержащий систему возбуждения, блок статора, внутри go которого расположены дисковые роторы с периферийными импульсными контактами, привод с системой управления контактами, соединенной с подвижными стержнями периферийных импульсных контактов, расположенными

в осевых направляющих блока статора отличающийся тем, что, с целью снижения веса, повышения энергетических показателей и надежности генератора, он снабжен толкателями, расположенными по периферии блока статора соосно с ним, соединенными кинематически с подвижной частью привода системы управления контактами и жестко, например, с помощью брусков, со стержнями периферийных импульсных контактов.

.21

J« J3

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Бертинов Л.И,, Алиевский В.Л. Троицкий С.Р. Униполярные электрические машины с жидкометаллическим токосъемом, М-Л., 1966, с.13.

2.Авторское свидетельство СССР №187131, кл. 21 а , 5, 1964.

3.Авторское свидетельство СССР №481969, кл. Н 02 К 31/00, 1973.

II I I II

3

Bz: