Электромашинный агрегат Советский патент 1980 года по МПК H02K31/04 

,;..;-. I-Изобретение относится t электр1гчёсккм машинам постоянного тока, а именно к униполярныммашинам постоянного .то-ка, предназначенным для работы в установках с большими токами и низкими напряжениями и может быть использовано при работе генератором в качестве источников питания электромагнитных кондукцйонных насосов, электромагнитов ускор1ггелей при создании сильных магни-, тных полей, для электролизных установок. При работе двигателем агрегат может быть использован для гидравлических насосов при перекачивании жидких металлов и т.д. Известна униполярная машина постоян ного тока, содержащая статор с обмоткой возбуждения, ротор и жидкометаллические токосъемники Ij. Недостаток этого устройства - герметизация токосъемника, и повышенная опасность работы с токсичными жидкометалли ескими наполнителями. Известен также эпектромашинный агрегат, содержащий униполярную машину постоянного тока и электромагаитную муфту скольжения с общим ротором, снабженным полюсной системой и общим статором с магнитопройодом с выступами, кольцевой жидко металлический токосъемник, укрепленный на поверхности выступа магнитопровода, обращенный к полюсной системе ротора, и изолированный от указанной поверхности, обмотку возбуждения и якорь с токоподйодами |2}. Размещение ротора агрегата в резервуаре с жидким металлом усложня.ет герметизацию, увеличивает опасность обслуживания из-за возможного наруще1шя герметизации; увел1мивает объем токосъе йника. Цель изобретения - повышение безопасности обслуживания и умёньшеше габаритов токосъемника .. Для реализации поставленной цели ротор размещен вне полости токосъемника, снабжен дополнительной полюсной системой чередующейся полярности, аналогичной основной, магнитопровод выполнен из двух симметричаых относительно поперечной оси агрегата половин, между которыми установлена изоляционная прокладка, обмотка возбуждения поШщена на роторе между полюсными системами а торцовые части токосъемника и выступов, обращенные к обмотке возбуждения, электрически соединены между собой. а противоположные торцовые поверхности 10 токосъемника и выступа магнитопровода сое щнены с токоподводами якоря. На чертеже схематически изображен агрегат, продольное сечение; Агрегат содержит магнитопровод статора, составленный иэ двух симметричных половин 1 и 2-, изолированных друг схгносйтельно от Аруга изоляционной прокладкой или покрытием 3, Ротбр имеет две симметричные полюсные системы 4, жестко укрепленные на магнитопроводящем цилиндре 5, который в свою очередь укреплен на валу 6, установленном в подшипниках 7. На роторе помещены кольцевые обмотки 8 возбуждения. Питание к обмоткам возбуждения так же как и к полюсным обмоткам 9, уложенны В пазах циливдрических полюсор ротора, Подводится от источника постоянного тока, через щетки 1О и контактные кольца 11, Полюсные обмотки 9 уложенй в пазы циливдрических полюсов ротора так, что при их питании постоянным током образуется целое число пар полюсов чередуЕо- щейся полярности. . . Жвдкометаллические кольцевые токосъемники 12 укреплены на выступах 13 статора. Токосъемник 12 образуется цилиндрическими поверхностями 1аьГступ6в 13 статора, покрытыми тонким слоем изоляции и внутренними тонкими циливдр ми из нёмагнитного, предпочтительно изо лирующего материала. С внутренних (по отношению к ципиндрическим выступам 13 статора) торцов токосъемники 12 герме тически уплотняются токоцодвбдящими Кольцами 14, Кольца 14 соединяют элек трически жидкий металл (или другую электропроводящую жидкость) с цилиндр ческими выступами 13 статора, С наружн торцов полости уплотняются электропроводящими кольцами 15, которые обеспечивают контакт с жидким метешлом, осуществляя от него токоотвод. Эти кольца так же укреплены на выступах 13 статора, но йзолпровань от йих. Вторым токоотводом являются Кольца 16 или самн выступы 13 статора.

. ..-- J кольцами 15 и 16 образуется замкнутый путь тока, состоящий из активного участка (участка, в котором индуктируется ЭДС) и пассивного участка ( в котором ЭДС почти не индуктируется). Активными участками являются проводящие цилиндры статорных выступов 13, Пассивными участками являются жидкий -металл и, если предусмотрен, ферромагнитный цилиндр в него погруженный. Активный и пассивный участки образуют компенсированную цепь якоря. Токи по ним проходящие, веегда равны и встречны по направлению,.. Машина может иметь смешанное возбуждение, в этом случае На ее статоре устанавливается кольцевая последовательная обмотка 17, ДлЯ получения повьштенного напряжения на зажимах laшины целесообразно якорные обмотки двух стаTopHbjx выступов 1 соединить последовательно. При вращении ротора агрегата и возбуждении его полюсной системы вместе с ротором, который выступает как индуктор муфты скольжения будет вращаться с некоторым скольжением жидкий металл и (если предусмотрен) ферромагнитный цилиндр в токосъемнике. Вместе с ротором вращается и магнитный: поток, создаваемый кольцевой обмоткой возбуждения. Этот поток, пересекая сталь магнитопровода статора, индуктирует в цилиндрах выступов 13 ЭДС, Мелоду кольцами 15 и 16 получена разность потенциалов, определяемая этой ЭДС, Если подк.пючить к агрегату нагрузку, то по активным и пассивнь1м участкам токопровода потекут токи нагрузки. При этом с ростом нагрузки величина напряжения н зажимах машины без последовательной обмотки 17 уменьшается под влиянием падения напряжения в ее внутреннем сопротивлении и в результате увелотения скольжения металла в токосъемнике 12 относительно частоты вращения ротора. При смешанном возбуждении и согласном включении обмоток (параллельной и последовательной) снижение напряжения может быть компенсщювано ввиду увеличения суммарной МДС машины за счет МДС последовательной обмотки. При этом следует заметить, что поскольку последовательная обмотка размешена на статоре и неподвижна, создаваемый ею магнитный поток не увеличит ЭДС активной части пути тока (в статорных выступах 13,но индуктирует ЭДС в жидком металле и в ферромагнитном циливд;ре (если он предусмотрен). Эта дополнительная ЭДС, совпадая по направлению в контуре тока с основной ЭДС, и обес-, печит компенсацию падения напряжения.

Работа агрегата двигателем. При5

питании постоянным током якqpнoй цепи машины и цепи возбуждения, возникает момент вращения жидкого металла. Последний, придя во вращение, увлечёт за собой электромагнитно связанный с ним 10 ротор. Магнитный поток возбуждения ин- дуктирует в цепи якоря против ЭДС. Изменяя возбуждение или напряжение на якоре можно регулировать, частоту вращения двигателя..15

Технико-экономический эффект, получаемый в предлагаемом варианте исполнения униполярной машины, определяется возможностью получить напряжение на зажимах якорной цепи, вращающаяся20

часть которой полностью герметизирована. Проблемы герметизаций подшипников не возникает, исключены утечки жидкого металла. Конструктивное исполнение униполярной машины с жидко- 25 металлическим Наполнением существенно упрощается. Могут быть снижены также и потери на. трение в жидком металле.

Указанные мероприятия повыш/ают безопасность обслуживания агрегат.30

Формула изобретения

ЭлеКтромаши1шый агрегат, содержащий униполярную машину постоянного тбка и

муфту скольжения с общим , снабженным полюсной системой и общим стагтором с магяитохфоводом с выступами, кольцевой жидкометаллический токосъемник, украшенный на поверзсцости выступа меигнитопровода, обращенный к полюсной системе ротора, и изолированный от указанной .поверхности, обмотку возбуждения и якорь с токоподводами, отличающийся тем, что, с целью повьпйёнйя безопасности обслужкаания и уменьшения габаритов токосъемника, ротор размещен вне полости токосъемника, снабжен дополнительной полюсной системой чередующейся полярности, аналогичной основной, магнитопровод выполнен из двух симметричных относительно поперечной оси агрегата половин, между которыми установлена изоляционная прокладка, обмотка возбуждения помещена на роторе полюсными системами, торцовые части токосъемника и выступов, обращенные к обмотке возбуждения, электрически соединены между собой, а противоположные торцовые поверхности токосъемника и выступов магнитопровода соединены с токоподводами якоря. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Вершников А. И, и др. Униполярные электрические мащинь, М.-П., Энергия, 1966, с, 105-113.

2.Авторское свидетельство СССР

N 41894О, кл, Н 02 К 31/04, 1971.