Жидкометаллическое токосъемное устройство

(22) Заявлено 200580 (21) 2926836/24-07 Р 11 М К з с присоединением заявки Мо23) ПриоритетОпубликовано 150482,Бюллетень Мо 14 Н 01 В 39/00 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий,5 4(088.8) Дата опубликования описания 150482(54) ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКОЕ ТОКОСЪЕМНОУСТРОЙСТВО Изобретции вращтов и можеполярных машИзвестныпредназначепомощью жиди неподвижнынеподвижныйконтакты, вмежду кототалл 1) . ийсяленнымикоторые2),чек ж конта ение относитсающихся электри т быть исполь 5 О 5 содержагия утея к коммутаческих контакзовано в униинах.токосъемные устройства,ные для коммутации сого металла вращающихсях контактов и содержащиеивращающийся кольцевыемежконтактном зазоре рыми расположен жидкий меОднако такие устройства с кольцевым жидкометаллическим контактомустойчиво работают до сравнительно,невысоких (20 - 30 м/с) линейных скоростей вращающегося ротора, При болеевысоких скоростях жидкий металл вытесняется из межконтактного зазора. Привытеснении жидкого металла из контактной зоны он стремится к.перетеканиюот периферии к центру и попаданию вмежконтактный зазор, а также в под.- шипниковые,узлы, что нарушает работуустройства и машины, Для уменьшенияэтого перетекания используют различные механические и электромагнитныеустройства,Известно также устройствощее нндуктор для предотвращен идкого металла и вращающ кт с равномерно распреде окружности отверстиями, в авлены постоянные магниты Недостатком этого устройства является выполнение вращающегося контакта из немагнитного материала,при выполнении его из ферромагнитного материала, что встречается, например, в дисковых униполярных машинах, когда ферромагнитный ротор является одновременно и вращающимся контактом " токосъемного устройства, он шунтирует постоянные магниты, что снижает индукцию в неконтактном зазоре и,следовательно, эффективность работы устройства; невысокая эффективность работы индуктора, так как она зависит от размеров постоянных магнитов, которые ограничиваются габаритами вращающегося контакта, - это.особенно выявляется для тонких дисковых контах тов, в которых размещение индуктора затруднено и усложняет конструкцию; ограничение скорости вращения контакта, вследствие чего узел крепления постоянных магнитов снижает механическую прочность вращающегося контакта; влияние внешних магнитных полей на слабое поле индукторов, чтоснижает надежность устройства,Цель изобретения - расширениеэксплуатационных возможностей и повышение надежности,Указанная цель достигается тем,что индукторы магнитного поля распо-ложены на статоре и снабжены магнитопроводами, которые равномерно размещены.по окружности вращающегосяконтакта и соединены дополнительно 10введенными ферромагнитными кольцами,между которыми расположен указанныйвращающийся контакт.На фиг. 1 схематически изображено данное устройство, разрезу на 15фиг, 2 - то же, вид А на фиг. 1.Токосъемное устройство содержитвращающийся контакт 1 и статор снеподвижным контактом 2, которыезамыкаются с помощью жидкого метал Ола 3, Вращающийся контакт 1 выполнен с равномерно распределенными поокружности осевыми отверстиями, вкоторые помещены вкладыши 4. Индуктор магнитного поля 5 расположен настаторе и соединен дополнительныммагнитопроводом б с ферромагнитнымикольцами 7. Патрубок 8 служит дляподвода жидкого металла к контактнойзоне, а патрубок 9 - для его отвода,Такосъемное устройство работаетследующим образом.Магнитный поток индуктора, который выполнен, например, на основе постоянных магнитов или электромагнита: 35 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 чередующихся Ферромагнитных и немегнитных участков, распределение магнитного потока в неконтактном зазоре между неподвижным контактом (или 45 статором) и вращающимся контактом носит периодический характер. Этот период соответствует количеству вкладышей. При вращении подвижного контакта происходит также вращение и" . кривой распределения магнитной индукции.Таким образом, магнитную индукцию в зазоре можно представить состоящей из постоянной составляющей, которая неподвижна в пространстве, и гармонических составляющих, вращающихся с той же угловой скоростью. Через патрубок 8 в контактный зазор подается жидкий металл, который и замыкает: вращающийся и неподвижный контакты. 60 При достижении критической скорости жидкий металл начинает вытесняться из межконтактного.зазора. Этот металл начинает перемещаться к оси вращения и попадает в зону действия вращаю щегося 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 вращающегося момента жидкий металлначинает вращаться, возникают центробежные силы, под действием которыхжидкий металл отбрасывается назад иззоны действия вращающегося магнитного поля; Таким образом, осуществляется электромагнитное предотвращениевытекания жидкого металла к оси вращения контакта. Сливается жидкий металл иэ контактной зоны через патрубок 9,Данное техническое решение позволяет размещать индуктор в сторонеот токосьемного устройства и соединять его с Ферромагнитными кольцамимагнитопроводом,Причем, индуктор только в принципеможет 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 1точно для обеспечения надежности устройства. Действительно, вращающееся магнитное поле, например в прототипе,создано вращением нескольких индукторов в виде стержней, равномернорасположенных по окружности иа немагнитном роторе. Если эти же индукторы в таком же исполнении, в соответствии с принципом альтернативности равномерно распределить на статоре, а на роторе расположить чередующиеся магнитные и немагнитные вкладыши, то работа такого устройства будет не эффективной, что объясняется тем, что в .этом случае магнитныйпоток в зазоре сосредоточен дискретнов зоне индукторов, вращающиеся вкладыши создают только пульсации магнитного потока под индукторами, а поскольку самииндукторы неподвижны, то при вращении ротора результирующее поле пульсирующее, а не вращающееся.Н предлагаемом устройстве магнитное поле индуктора равномерно распределено по окружности с помощью Ферромагнитных колец, в зазоре между которыми расположен вращающийся контакт с вкладышами, При таких отличитеЛьных признаках индуктор магнитного поля может быть, выполнен какиз отдельных нескольких постоянных магнитов, так и одного постоянного магнита. Наличие Ферромагнитного кольца, а также магнитопровода позволяет Выравнять неравномерность ряда отдельных постоянных магнитов.В данном устройстве ротор токосъемно920916 формула изобретения дидА 66 Тираж 629 Подписно ВНИИПИ Заказ 2 илиал ППП "Патент", г, ужгород, ул. Проектна го устройства может иметь практичес- ки "любую толщину, так как индукторы расположены на статоре, а закрепление на нем вкладыша может быть выполнено сваркой по всей поверхности соприкосновения с ротором, что упро щает конструкцию и меньше снижает прочность ротора. Кроме того, материал вкладыша может быть подобран с учетом. материала ротора - это все повышает допустимую скорость вращени 10 ротора.В предлагаемом устройстве снижено также внияние магнитных полей, поскольку индукторы вместе с магнито,проводами составляют замкнутую магнитную систему с сильным магнитным полем самих индукторов, что повышает надежность. Выполнение вращающегося контакта ферромагнитным, а вкладышей - из немагнитных материалов поз О воляет эффективно использовать устройство в униполярных машинах с ферромагнитным ротором. Размещение индуктора на неподвижном статоре приводит к повышению его мощности, а 25 следовательно, и надежности работ.и позволяет использовать электромагниты постоянного тока, например обмотку возбуждения униполярного генератора, Применение данного устройства вместо сложных устройств с гаэонапорными системами и лопатками предотвращения утечек жидкого металла упрощает конструкцию, повышает его надежность и долговечность, что является экономическим эффектом токо- съемного устройства.Таким образом, данное устройство обладает более широкими эксплуатационными возможностями и большей надежностью. Жидкометаллическое токосъемноеустройство, содержащее индукторымагнитного поля вращающийся контакти статор с неподвижным контактом,замыкаемые жидким металлом, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюрасширения эксплуатационых воэможностей и повышения надежности, индукторы магнитного поля расположенына статоре и снабжены магнитопроводами, которые равномерно размещеныпо окружности вращающегося контактаи соединены дополнительно введенныьы ферромагнитными кольцами, междукоторыми расположен указанный вращающийся контакт.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1 Бертинов А.И. и др, Униполярные электрические машины, М., Энергияф, 1966,2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2458083/24-07,кл, Н 01 В 39/00, 1977.