Жидкометаллическое токосъемное устройство Советский патент 1982 года по МПК H01R39/00 

(54) ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКОЕ ТОКОСЪЕМНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к коммутации вращающихся электрических контактов и может быть использовано в униполярных машинах.

Известны токосъемные устройства, предназначенные для коммутации с помощью жидкого металла вращакндихся и неподвижных контактов и содержащие неподвижный и вращающийся кольцевые . контакты, в межконтактном зазоре между которыми расположен жидкий металл 1 .

Однако такие устройства с кольцевым жидкометаллическим контакгом устойчиво работают до сравнительно, невысоких (20 - 30 м/с) линейных скоростей вращающегося ротора. При более высоких скоростях жидкий металл, вытесняется из межконтактного зазора. При вытеснении жидкого мета.лла из контактной зоны он стремится к перетеканию от периферий к центру и попаданию в межконтактный зазор, а также в под -шипниковые .узлы, что нарушает работу устройст.ва и машины. Для уменьшения этого перетекания используют различные механические и электромагнитные устройства. , .

Известно также устройство содержа; дее индуктор для предотвращения уте- .

чек жидкого металла и вращающийся контакт с равномерно распределенными по окружнос.ти отверстиями, в которые вставлены постоянные магниты 2.

Недостатком этого устройства является выполнение вращающегося контакта из немагнитного материала,при выполнении его из ферромагнитного10материала, что встречается, например, в дисковых униполярных машина,х, когда ферромагнитный ротор является одновременно и вращающимся контактом -токосъемного устройства, он шунтиру15ет постоянные магниты что снижает индукцию в неконтактном зазоре и, х следовательно, эффективность работы устройства; невысокая эффективность работы индуктора, так как она зависит

20 от размеров постоянных магнитов, которые отграничиваются габаритами вращакяцегося контакта,- зто. особенно выявляется для тонких дисковых контак тов, в которых размещение индуктора

25 затруднено и усложняет конструкцию; ограничение СКОЕЮСТИ вращения контакта, вследствие чего узел крепления постоянных магнитов снижает механическую прочность вращающегося кон30такта; влияние внешних магнитных полей на слабое поле индукторов, что снижает надежность устройства.

Цепь изобретения - расширение эксплуатационных арзможностей и. повышение надежности.

Указанная цель достигается тем, что индукторы магнитного поля расположены на статоре и снабжены магнитопроводами, которязге равномерно размещены по окружности вращающегося контакта и соединены дополнительно введенными ферромагнитными кольцами/ между которыми расположен указанный вращающийся контакт. ,

На фиг. 1 схематически изобре1жено данное устройство, разрез; на фиг. 2 - то же, вид А на фиг. 1.

Токосъемное устройство содержит вращающийся контакт 1 и статор с неподвижным контактом 2, которые замыкаются-с помощью жидкого металла 3. Вращающийся контакт 1 выполнен с равномерно распределеннылш. по окружности осевыми отверстиями, в которые помещены вкладыши 4. Индуктор магнитного поля 5 расположен на статоре и соединен дополнительньш магнитопроводом б с ферромагнитными кольцами 7. Патрубок 8 служит для подвода жидкого металла к контактной зоне, а патрубок 9 - для его отвода.

Токосъемное устройство работает следующим образом.

Магнитный поток индуктора, которы выполнен, например, на основе постоянных магнитов или электромагнита : постоянного тока, с помощью ферромагнитных колец 7 ориентирован па раллельно оси вращения контакта. В .связи, с тем, что,например, ферромагнитный вращающийся контакт и немагнитные вкладыши образуют систему чередующиеся ферромагнитных и немегнитных участков, распределение магнитного потока в неконтактном зазоре между неподвижным контактом (или статором) и вращающимся контактом носит периодический характер. Этот период соответствует количеству вкладышей. При вращении подвижного контакта происходит также вращение . кривой распределения магнитной индукции.

Таким образом, магнитную индукцию в зазоре можно представить состоящей из постоянной составляющей, которая неподвижна в пространстве, и гармони ческих составляющих, вращающихся с той же угловой скоростью. Через патрубок 8 в контактный зазор подается жидкий металл, который и замыкает : вращающийря и неподвижный контакты. При достижении критической скорости жидкий металл начинает вытесняться из межконтактного.зазора. Этот метал начинает перемещаться к оси вращения и попадает в зону действия вращающегося магнитного поля. В результате взаимодействия вращающегося магнитного поля с жидким металлом возникают электромагнитные процессы, подобные процессам в короткозамкнутом роторе двигателя асинхронного типа. Под действием электромагнитного вращанхцегОс9 момента жидкий металл начинает вращаться, возникают центробежные силы, под действием KOTOIMJX жидкий металл отбрасывается назад из зоны действия вращающегося магнитного поля. Таким образом, осуйдествляется электромагнитное предотвращение вытекания жидкого металла к оси вращения контакта. Сливается жидкий металл из контактной зоны через патрубок 9.

Данное техническое решение позволяет размещать индуктор в стороне от токосъемного устройства и соединять его с ферромагнитными кольцами магнитопроводом.

Причем, индуктор только в принцип может быть расположен либо на статоре, либо на роторе. Вместе с тем, не любое магнитное поле создает нужный эффект, т.е. одного факта размещения индуктора на статоре недоста. точно для обеспечения надежности устройства. Действительно, вращающееся магнитное поле, например в прототипе создано вращением нескольких индукторов в виде стержней, равномерно Iрасположенных по окружности на немагнитном роторе. Если эти же 1 ндукторы в таком же исполнений, в соЬтветствии с принципом альтернативности равномерно распределить на , а на роторе расположить чередующиеся магнитные и немагнитные вкладыши, то работа такого устройст.ва будет не эффективной, что объясняется тем, что в .этом случае магнитный поток в зазоре сосредоточен дискретн в зоне индукторов, вращающиеся вкладьвяи создают только пульсации магнитного потока под индукторами, а поскольку сами индукторад неподвижны, то лрй вращении ротора результирующее поле пульсирующее, а не вращаЮ15ееся.

Ь предлагаемом устройстве магнитное поле индуктора равномерно распределено по окружности с помощью феррюмагнитных колец, в зазоре между которами расположен вращающийся контакт с вкладышами. При таких отличитеЛьнвлх признаках индуктор магнитного поляможет быть .выполнен как из отдельных нескольких постоянных магнитов, так и одного постоянного магнита. Нгшичие ферромагнитного кольца, а также магнитопровода позволяет рыравнять неравномерность ряда отдельных постоянных магнитов. В данном устройстве ротор токосъемно