Униполярная машина

 

УНИПОЛЯРНАЯ МАШИНА, содержащая ротор с контактными кольцами , статор с катушками возбуядения , центральным сдвоенным полюсом и боковыми полюсами, ярм и щеточные узлы с траверсами, отличающаяся тем, что, с целью упрощения экcплyaтaци ; машины путем исключения обп(ей разборки машины и разъединения ее электрической цепи при контроле и замене щеток и улучшения массо-габаритных показателей , боковые полюсы жестко скреплены с центральным полюсом траверсами, а каждое ярмо установлено с возможностью смещения или съесл ма. е 4ib СП Jiki М-А со

СОЮЗ СОБЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(s» Н 0? К 31/00

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ма.

5 б

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3671701/24-07 (22) 09.11 ° 83 (46) 15.03.85. Бюл. 9 10 (72) Б.Л. Алиевский, Б.А. Базарнов, A.È. Бертинов, В.А. Вербский, И.М. Глазунов, В.Д. Жарков, В.Б. Метлин, Н.Н. Попов и Н.Я. Чукаева (53) 621. 313. 292 (088. 8) (56) 1. Бертинов А.И., Алиевский Б.Л., Троицкий С.P. Униполярные электрические машины. M.— Ë., "Энергия", 1966, с. 312.

2. Патент Германии - 126307,, кл. 21 d, 6, 1900.

3. Авторское свидетельство СССР

Ф 642827, кл. Н 02 К 5/04, 15;01.79 „

4. Патент США У 4246507, кл. 310-242, 20.01.81.

5. Патент США Ф 2265288, кл. 310-178, 1938 (прототип).

„„SU „„1145419 (54)(57} УНИПОЛЯРНАЯ МАШИНА, содержащая ротор с контактными кольцами, статор с катушками возбуждения, центральным сдвоенным полюсом и боковыми полюсами, ярма и щеточные узлы с траверсами, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью упро-" щения эксплуатации машины путем исключения общей разборки машины и разъединения ее электрической цепи при контроле и замене щеток и улучшения массо-габаритных показателей, боковые полюсы жестко скреплены с центральным полюсом траверсами, а каждое ярма установлено с возможностью смещения или съе4 114

Изобретение относится к электри-. ческим машинам постоянного тока, а именно к униполярным машинам (УМ), которые используют в электротехнических установках большого .тока, для питания МГД-устройств и различных магнитных систем, в электроприводах и в других областях техники.

Известно большое количество

10 различных конструкций УМ (13. В зависимости от условий эксплуатации униполярные машины имеют жидкометаллические, щеточные и другие подвижные электрические контакты.

Существует техническое решение, позволяющее повысить напряжение якоря УМ за счет секционирования якоря и использования соответствующих контактных колец Е23.

Недостатки этой конструкции— малая прочность полого ротора и плохой доступ к щеткам в случае их замены.

Известна конструкция мап|ины

25 постоянного тока, содержащая полый ротор, корпус с окнами для доступа к щеткам и подшипниковый щит с щеткодержателями (3). Подшипниковый щит соединен с корпусом пос30 редством резьбового соединения и может поворачиваться вокруг оси устройства при техническом обслуживании щеточного узла. Такое решение обеспечивает данной машине преимущество по сравнению с машиной (?) в смысле доступа к щеткам, но требует разъединения электрической цепи, что существенно усложняет реализацию рассматриваемого решения в УМ, характеризующихся, как правило, большими токами и наличием жестких выводных шин большого сечения. Кроме того, реализация затруднена необходи43 моетью обеспечить вращение элементов полюсов, к которьи прикреплены щеточные траверсы и соединительные шины, при сохранении жесткой связи силовых деталей статора.

Известна униполярная машина $4 j, в которой элементы полюсов с прикрепленными к ним щеточными траверсами и обратили шинами имеют форму секторов и вставляются в соответствующие пазы,. сделанные в самих полюсах.

Однако s этой машине задача сохранения неподвижных электрических

5419 3 контактов остается нерешенной. Недостатками устройства являются также прижатие щеток к KQHTRKTHbIM кольцам якоря (и возможное их повреждение) при перемещении указанных секторов вдоль оси машины и наличие силовых перемычек полюса (статора), сокращающее перекрытие щетками поверхностей контактных колец. Большие трудности представляет реализация данного технического решения в случае УМ с секционированным якорем, отличающихся наличием большого количества промежуточных электрических соединений, а в случае многополюсных УМ с внутренними полюсами это решение принципиально невозможно.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является

УМ с массивным цилиндрическим ротором, содержащим секционированный якорь и контактные кольца Г51.

Однако при большом количестве щеток, что характерно для УМ, здесь трудно добиться высокого использования контактных поверхностей и объема машины ввиду необходимости обеспечить определенное поперечное сечение перемычек между окнами с точек зрения прочности и пропускания рабочего магнитного потока.

Усложнена эксплуатация машины, так как при замене щеток необходима ее разборка.

Цель изобретения — упрощение эксплуатации машины путем исключения общей разборки машины и разъединения ее электрической цепи при контроле и замене щеток и улучшение массо-габаритных показателей.

Указанная цель достигается тем, что в униполярной машине, содержащей ротор с контактными кольцами, статор с катушками возбуждения, центральным сдвоенным полюсом и боковыми полюсами, ярма и щеточные узлы с траверсами, боковые полюсы жестко скреплены с центральным полюсом траверсами, а каждое ярмо установлено с возможностью смещения или съема.

На чертеже представлена конструктивная схема УМ с щеточными контактами.

Униполярная машина содержит статор, включающий центральный сдвоен ный полюс 1, два боковых полюса 2 1145419 4

3. В варианте конструкции, который можно реализовать при ограничении смещения ярма условиями расположения машины в какой-то системе, контроль и замена щеток осуществляются через одно окно в ярме при последовательных поворотах ярма.

Согласно данному техническому решению траверсы щеточных узлов

1б служат силовыми элементами статора.

При этом ярма могут быть выполнены с наименьшими габаритными размерами, а смещение или съем ярм обеспечивает полный доступ к щеткам при сохранении всех неподвижных электрических контактов.

В случае замены щеток через окна в фиксированном ярме (что характерно для электрических машин) нельзя обеспечить высокое использование рабочих поверхностей контактных колец и объема машины ввиду наличия дискретных перемычек ярмо. числом пар полюсов, а также с постоянными магнитами вместо катушек возбуждения (или в сочетании с ними).

Контроль и замена щеток 5 осу— ществляется путем отсоединения ярма 3 от полюса 2 (или 1) и смещения или съема ярма в осевом направлении (показано справа штрихпунктирной линией). Ярмо служит лишь.магнитопроводом и не воспринимает никаких усилий, что обеспечивает его независимое смещение или съем для полного доступа к щеткам без разборки машины и разъединения ее электрической цепи.

ВНИИИИ .Заказ 1184/40 хираж 646 Подписное

Фылиаи ШШ "Ивтекс", з .Уагород, ул.Проектыая,.4 с подшипниковыми щитами и два ярма

Указанные элементы статора служат магнитопроводом. Статор включает также две немагнитные траверсы 4 со щетками 5 и две катушки 6 возбуждения. Ротор 7 установлен в подшипниках 8 и содержит контактные кольца

9. Якорь машины может быть выполнен сплошным или секционированным (например, со стержневой или секторной обмотками). В первом случае контактные кольца 9 на каждой стороне могут быть объединены в одно кольцо а во втором — контактные кольца соединены с соответствующими секциями якоря и изолированы друг от друга.

Силовыми элементами конструкции статора служат полюсы 1 и 2 и тра, версы 4. Иеханически эти элементы жестко связаны друг с другом, например, с помощью болтов. В некоторых случаях возможно сварное соединение траверсы 4 с боковым полюсом 2. Ярмо 3 крепится к полюсу 2 (или 1).

Вариант конструкции ярма включает одно окно, расположенное над щеточным узлом и закрытое ферромагнитной вставкой,и обеспечивает независимый поворот ярма относительно оси машины. Ярмо может состоять из отдельных съемных элементов.

Возможно исполнение УМ с любым

25 В этом случае приходится увеличить диаметр статора, чтобы сохранить требуемое поперечное сечение магнитопровода. Предлагаемая конструкция позволяет одновременно обеспечить максимальный коэффициент перекрытия контактных колец щетками и минимальный диаметр ярма, а также эксплуатацию щеточного узла без разборки машины и разъединения ее электрической цепи.

Согласно предварительной оценке предлагаемой конструкции УМ щеточный узел имеет коэффициент перекры- . тия приблизительно на 60-70Х больше, чем в базовом объекте f5) что позволяет сократить длину щеточного узла на 40-45Х. Поскольку два щеточных узла составляют в рассматриваемой конструкции УИ около 40Х

45 общей длины машины, то общая длина уменьшается приблизительно на 1518Х. Соответственно снижается и масса машины. Уменьшение диаметра ярма дает дополнительное снижение массы на 5Х.