Униполярная машина Советский патент 1981 года по МПК H02K31/04 

(54) УНИПОЛЯРНАЯ МАШИНА

1

Изобретение относится к электротехнике , а именно к униполярньйм электрическим машинам с жидкометаллическим токосъемом, предназначенным для импульсного питания электромагнитов , .соленоидов, индуктивных накопителей энергии и т.д.

Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является униполярная машина, содержащая установленный на валу двухдисковый ротор с жидкометаллическими токосъемными устройствами на равных наружных диаметрах дисков, токопровод и статор 1 и 2

Однако при работе этой машины в режиме генератора, особенно в колебательном режиме, жидкометаллические токосъемные устройства нуждаются т надежной герметизации. Это вызвано тем, что в момент прохождения максимального тока, имеющего место при скорости ротора, близкой в О, соотношение между электромагнитными и центробежными силами наиболее неблагоприятно, так как отсутствует стабилизирующая роль центробежных сил, а неуравновешенные силы магнитного давления разрушают контакт и могут привести к утечке металла через уплотнительные устройства, что снижает надежности машины.

Целью изобретения пвляется увеличение надежности машины путем сохранения устойчивого положени5| жидкого металла в токосъемных устрой-. ствах и увеличение предельного значения тока.

Указанная цель достигается тем,

10 что диски ротора установлены через изоляционную прокладку рядом, токопровод на каждом диске ротора выполнен в виде стакана, соединенного с одной стороны с валом, изолирован15ным от ротора, а с другой стороны через жидкий металл с токопроводом статора, выполненным по форме идентично токопроводу ротора статор снабжен кольцом с отверстиями, установленными так, что его плоскость симметрии совпадает с плоскостью симметрии ротора, а в центральной части периферии роторов выполнена кольцевая проточка, образукицая с ука25занным кольцом полость,заполненную жидким диэлектриком.

Кроме того, для уменьшения реакции якоря можно выполнить вал машины полым и установить в нем компен30сационную шину.

Для увеличения быстроходности машины осуществляют клиновидное соединение стаканов с ротором. Благодаря выполнению стакана с торцовой поверхности, перфорированным и с выемками в цилиндрической части.

На фиг. 1 изображена униполярная машина в разрезе, общий вид; на фиг. 2 - ротор,вид сверху; на фиг.Зизометрическая проекция стакана.

Униполярная машина состоит из магнитопровода статора 1 (верхний и нижний корпус) шины 2, соединенной через токосборник 3с электродом 4, верхней опоры 5, ротора б, верхней обмотки 7 возбуждения, кольца 8 с внутренними радиальными пазами для уменьшения потерь на размагничивание статора, трубки 9 для подачи жидкого металла, силового цилиндра 10, воспринимающего центробежное давление жидкого металла, нижней опоры 11, нижней обмотки 12 возбуждения, трубки 13 для подачи жидкого диэлектрика компенсационной шины 14, плит 15, обеспеччвающих неразъемность верхнего и нижнего корпусов статора 1, изолирующей прокладки 16 и полостей, заполнанных жидким диэлектриком 17 и жиде им металлом 18.Стакан 19 (фиг. 3 представляет собой циклически перфорированную коническую крышку с периферийными ребрами, за счет выполне-ния выемок на цилиндрической части стакана. Этими ребрами стакан 19 вставляется с торца ротора 6 в его ответные пазы типа ласточкин хвост (см. фиг. 2), причем торцовые секторные выступы на роторе 6 входят в соответствующие отверстия на конической крышке стакана 19. Верхняя и нижняя сборки 6-19 вместе с -прокладкой 16 насаживаются на вал 20 (см. фиг. 2), образуя узел ротора. Оба стакана 19 и вал 20 изолированы от ротора 6. Токопровод (фиг.1) обозначен жирной черной линией. От шины 2 ток через токосборник 3 симметрично растекается сверху по электроду 4 к его цилиндрической части, где по жидкому металлу проходит в верхний стакан 19. Конический и цилиндрический участки электрода 4 и цилиндрический и конический участки верхнего стакана 19 образуют верхнюю токовую петлю, внутри которой расположен жидкий металл. Через конические участки верхнего стакана 19 ток поступает на вал 20, проходит к нижнему стакану, аналогично образуя нижнюю токовую петлю, течет через нижний электрод к компенсационной шине 14 и по ней вверх, к выводной шине.

Униполярная машина работает следующим образом.

.После заполнения корпуса инертной .средой и раскрутки ротора 6 антипараллель.но включаются обмотки возбуждения 7 и 12, создающие магнитное поле В (см. фиг. Г), в результате чего в контуре ротора 19-20 наводится ЭДС. По трубке 9 подается жидкий металл в полость 18, а по трубке 13 нагнетается жидкий диэлектрик в полость 17. Затем отключается привод и замыкается цепь нагрузки генератора, по которой начинает течь ток (фиг. 1). Вблизи жидкометаллических

Q контактов конфигурация тока представляет собой петлю, внутри которой индуцируется сильное магнитное поле. Магнитное давление этого поля стремится вытеснить жидкий металл из контактной зоны навстречу друг другу,

5 однако замыканию металла препятствует жидкий диэлектрик. Таким образом, жидкий металл находится в своеобразной магнитной ловушке и именно это позволяет пропустить через металл

0 мегаамперный ток, что повышает также надежность машины.

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Бертинов А.И. и др. Униполярные электрические машины с жидкометаллическим токосъемом. М.-Л., 1966, с. 33.

i.J