Униполярная трансмиссия

ОЛИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик пн 949759(311 м. к.зН. 02 К 51/00 Н 02 К 31/04 с присоединением заявки Мо " Государственный комитет СССР по делам изобретениИ и открытий;292(088,8) Опубликовано 0708.82. Бюллетень Йо 29Дата опубликования описания 070882 М И П.В.Качанов, А.Э.Крайний, С.А.Волохов и В.Е.ПрокоаоВ; Харьковское отделение Всесоюзного орденаТрудаого Красного Знамени научно-исследоваин,саогб="4 института электромеханики(54 ) УНИПОЛЯРНАЯ ТРАНСМИССИЯ 10 15 20 Изобретение относится к электроприводам с использованием системыгенератор-двигатель, в частности кэлектрическим униполярным машинам,и может быть использовано для плавного регулирования скорости в широком диапазоне.Известна уннполярная трансмиссия,состоящая из генераторной н двигательной частей, На входном и выходном валах жестко закреплены роторыгенератора и двигателя, имеющие коническую форму. Токосъем осуществляется с помощью ртути, заливаемойв воздушный зазор Г 1,Известна униполярная трансмиссия,представлякщая собой однокорпуснуюсистему генератор-двигатель. Роторыгенератора и двигателя выполнены ввиде полых медных стаканов. Электрический контакт осуществляется спомощью натрий-калиевого токосъема 23. Известная униполярная трансмиссия, состоящая из двух униполярных машин с жидкометаллическим токосъемом,соединенных по системе генератор-двигатель, содержащая роторы и магнитопроводы с компенсационными обмотками и обмотками возбуждения, входной и выходной валы, общий для обеих машин кожух, причем якорь генератора жестко соединен с компенсационной обмоткой двигателя. Для подачи и циркуляции .жидкого металла к жидкометаллическим контактам на компенсационной обмотке двигателя и в полости периферийной контактной пары генератора предусмотрены заборные элементы. Применением такой конструкции, в которой прн работе трансмиссии кожух машины с находящимся в нем жидким металлом постоянно вращается, достигается заполнение всей окружности контактов жидким металлом даже при неподвижном выходном вале, что обеспечивает малое электрическое сопротивление контактов и, следовательно, получение высокого пускового момента на выходном валу трансмиссии 13).Однако данное устройство обладает сложностью конструкции и необходимостью применения входного редуктора, обеспечивающего вращение магиитопровода генератора со скрепленным с ним кожухом с более низкой частотой вращения, чем.частота вращения входного вала, малой надежностью и долговечностью, обусловленными наличием контактных колец для питания обмотоквозбуждения машин, и необходимостьюпостоянной подпитки полости трансмиссии изолирующим инертным газом.Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение надежности.Поставленная цель достигается тем, 5 что над трансмиссией установлена по меньшей мере одна емкость, имеющая объем не менее объема внутренней полости трансмиссии, соединенная с периферийными контактными зонами двигателя и генератора с помощью трубок, размещенных в емкостях, в которых выполнены отверстия, в трубке со стороны генератора - в верхней части, в трубке со стороны двигателя - в ниж ней части, трансмиссия снабжена силь- фоном, заполненным инертным газом и соединенным с внутренней полостью трансмиссии в зоне, .прилегающей к центральному контакту;20На Фиг.1 и 2 представлены две проекции униполярной трансмиссии с местными разрезами; на фиг.3 - разрез А-А на фиг.2 (повернуто); на фиг.4 разрез Б-Б на фиг.2 (повернуто).Электрическая униполярная трансмиссия состоит из двух машин с жидкометаллическими контактами, связанных по системе генератор-двигатель, Ротор 1 генератора и ротор 2 двигателя,представляющие собой массивные ферромагнитные цилиндры, жестко связаны соответственно с входным 3 и выходным 4 валами через изолирующие прокладки 5 и 6 . На торцах роторов 1 и 2 укреплены плоские кон- З тактные кольца 7 и 8, поверхности которых вместе. с поверхностями проточек в корпусе статора 9 образуют контактные полости периферийных жидкометаллических контактов. Контакт ная полость центрального жидкометаллического контакта образована поверхностями контактного кольца 10, укрепленного на торце генератора 1, и контактного диска 11, укрепленного на 45 торце ротора двигателя 2 и выполненного из электропроводяцего немагнитного материала, например меди. На внешней поверхности контактного кольца 10 нарезана спиральная канавка. Обмотки возбуждения генератора 12 и двигателя 13 расположены в магнитопроводах генератора: 14 и двигателя 15, жестко скрепленных с корпусом статора.Магнитопроводы генератора 14 и двигателя 15 посажены на втулки 16 и 17, изготовленные из Ферромагнитного материала. В верхней части трансмиссии установлены цилиндрические емкости 18 и сильфон 19. Емкости 18 сооб щаются с внутренней полостью трансмиссии через полые стойки 20 и 21 и отверстия в корпусе статора 9, причем, как показано на Фиг,2, каждая из емкостей 18 сообщается с внутрен ней полостью генератора через полую стойку 20, имеющую выход в верхней части емкости 18, а с внутренней полостью двигателя вчерез полую стойку 21, имеющую выход в нижней части емкости 18. Сильфон 19 сообщается свнутренней полостью трансмиссии черезотверстие в корпусе статора 9, какпоказано на фиг.1,В нижней части корйуса статора 9 имеется также отверстие, сообщающее между собой внутренние полости генератора и двигателя. Выходной вал 4 и входной вал 3 установлены в подшипниках 22 и 23, для Фиксации которых служат втулки 24 и 25 распорные. Для герметизации внутренней полости трансмиссии применены магнитожидкостные уплотнения, включающие в себя кольцевые магниты 26 и ферромагнитные шайбы 27Принцип действия предлагаемой униполярной трансмиссии заключается в следующем,При неподвижном входном вале 3 внутренняя полость трансмиссии пол-ностью заполнена жидким металлом,чтопрепятствует возможному окислению контактных поверхностей при длительной стоянке, .а в емкостях 18 и силь- фоне 19 находится инертный гаэ при нормальном давлении, При приведении во вращение входного вала 3 жидкий металл из всех зазоров, примыкающих к вращающимся частям, под действием центробежной силы вытесняется черезотверстие в нижней части корпуса статора 9 во внутреннюю полость двига-, теля и через полые стойки 21 - в емкости 18, Во внутренней полости генератора жидкий металл .удерживается только в контактных полостях периферийного и центральногожидкометаллических контактов, Образовавшиеся в внутренней полости генератора пустоты заполняются через полые стойки 20инертным газом, поступающим из емкостей 18. Перетоку жидкого металла по зазору иэ внутренней полости двигателя во внутреннюю полость генератора препятствует спиральная канавка на внешней поверхности кольца 10, которая создает гидравлический напор всторону внутренней полости двигателя. Таким образом, при вращающемся роторе1 генератора и неподвижном роторе 2двигателя вся внутренняя полость двигателя заполнена жидким металлом,чтопозволяет получить высокий пусковой ом н на вых ом вал 4 ниполя м е т одн У У рной трансмиссии. При достижении ротором 2 двигателя определенной частоты вращения жидкий металл центробежными силами вытесняется через полую стойку 21 в емкости 18, из которых во внутреннюю полость двигателя через полую стойку 20 поступает инертный гаэ. При этом в диапазоне регулируемых частот вращения выходноговала 4 жидкий металл во внутренней полости двигателя удерживается только в полости периферийной контактной пары, что обеспечивает работу контакта с малыми гидродинамическими потерями, Таким образом, предлагаемая 5 конструкция контактного аппарата, . включающего емкости 18, позволяет получить оптимальный уровень жидкого металла в контактах как в пусковом, так и в рабочем режимах. Силь фон 19 служит для компенсации, теплового расширения инертного газа, заполняющего внутреннюю полость трансмиссии, при повышении температуры трансмиссии, во время работы. Герме)тичные магнитожидкостные уплотнения исключают утечку инертного газа иэ внутренней полости трансмиссии и препятствуют проникновению жидкого металла во внешнюю среду, При этом отпадает необходимость в системе очистки и подпитки инертным газом, а первоначальная заправка трансмиссии жид-. ким металлом и инертным газом с высокой степенью очистки позволяет эксплуатировать униполярную трансмиссию без перезаправки в течение всего срокаслужбы.Формула изобретенияУниполярная трансмиссия с выходным и входным валами, выполненная в виде двух электрических униполярных машин с жидкометаллическим токосъе=мом, соединенных по системе генератор - двигатель, содержащая роторы,имеющие общий центральный и по одному периферийному контакты, установленные концентрично общему для обеих машин корпусу статора, магнитопроводы, жестко скрепленные с корпусом статора, с расположенными в нихобмотками возбуждения и магнитожидкостные уплотнения, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности, над трансмиссией установлена поменьшей мере одна емкость, имеющаяобъем не менее объема внутренней полости трансмиссии, соединенная периферийными контактными зонами двигателя и генератора с помощью трубок,размещенных в емкостях, в которыхвыполнены отверстия, в трубке со стороны генератора - в верхней части,в трубке со стороны двигателя - внижней части, и трансмиссия снабжена сильфоном, заполненным инертнымгазом и соединенным с внутренней полостью трансмиссии в зоне, прилегающей к центральному контакту.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент СшА У 3383532,кл, 310-102, 1968.2, Патент Англии Р 1256757,кл. Н 2 А, 1971.3. Авторское свидетельство СССРР 4589 32, кл. Н 02 К 31/00, 1973..Коста ор едактор дписное нлнал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 каз 5767/44 Т ВНИИПИ Госуд по делам и 113035, .Москаж 721 Поственного комитета СССбретений и открытийЖ, Раушская наб.,