Токосъемное устройство

 

Изобретение относится к электротехнике, касается усовершенствования токопередачи между вращающимся и неподвижным электродами и может быть использовано, например, в униполярных машинах. Цель изобретения - увеличение пропускаемого через устройство тока и уменьшение относительных массогабаритных показателей устройства при снижении общих потерь мощности путем улучшения соединения щеткодержателя с неподвижным электродом. Устройство содержит вращающийся электрод 1, с которым контактирует щетка 5, кольцевой щеткодержатель 4, который электрически связан с неподвижным электродом 2 жидкометаллическим токоподводом 3, металл которого размещен в цилиндрическом зазоре между щеткодержателем 4 и неподвижным электродом 2 и ограничен в осевом направлении упругими элементами 8, например уплотнительными резиновыми кольцами. Щеткодержатель 4 со щеткой 5 опирается на радиально упорный подшипник 6 и поджат к вращающемуся электроду 1 нажимными элементами 7. При этом щеткодержатель имеет возможность угловых перемещений его оси и осевого перемещения. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) 22 2 А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H A BTGPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1:, (-.. 4(2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ CCCP (21) 4436436/24-07

{22) 06. 06 ° 88 (46) 23. 03. 90. Бюл. Р 11 (71) Московский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) В.Б. Метлин (53) 621.3.047{088.8) (56) Патент США 1"- 3469137-, кл. 310178, )966.

Авторское свидетельство СССР

1(736231, кл. Н 01 R 39/00, 1971. (54) ТОКОСЪЕМНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к электротехнике, касается усовершенствования токопередачи между вращающимся и неподвижным электродами и может быть (51)5 Н 01 R 39/00 Н 02 К 31/PP использовано, например, в униполярных машинах. Цель изобретения — увеличение пропускаемого через устройство тока и уменьшение относительных массогабаритных показателей устройства при .снижении общих потерь мощности путем улучшения соединения щеткодержателя с неподвижным электродом. Устройство содержит вращающийся электрод 1, с которым контактирует щетка 5, кольцевой щеткодержатель 4, ко ° торый электрически связан с неподвиж— ным электродом 2 жидкометаллическим токоподводом 3, металл которого размещен в цилиндрическом зазоре между щеткодержателем 4 и неподвижным элекЗ

1552272 тродом. 2 и ограничен в осевом направлении упругими элементами 8, например уплотнительными резиновыми кольцами.

Щеткодержатель 4 со щеткой 5 опирает5 ся на радиально-упорный подшипник 6

Изобретение относится к электротехнике, а именно к токосъемным устройствам, предназначенным для токопередачи между неподвижным и вращаю:щимся электродами, и может найти при.менение, например, в униполярных электрических машинах.

Целью изобретения является увеличение токопропускания и уменьшение относительных массогабаритных показателей устройства при снижении общих потерь мощности.

На фиг. 1 показано устройство, осевой разрез; на фиг. 2 — вариант выполнения устройства с кольцевой канавкой в неподвижным электроде для облегчения заполнения токоподвода жидким.металлом; на фиг. 3 — то же, с упругими элементами в виде кольцевой пористой матрицы. !

Токосъемное устройство содержит .вращающийся 1 и неподвижный 2 электроды, электрически соединенные между собой последовательно с помощью жидкометаллического токоподвода 3 от неподвижного электрода 2 к кольцевому щеткодержателю 4 и с помощью расположенной на торце щеткодержателя 4, по крайней мере одной, щеткой 5 от щеткодержателя 4 к вращающемуся элект-,10 роду 1. Кольцевой щеткодержатель установлен на опоре в виде радиально-, упорного подшипника 6, который взаимодействует со свободным торцом щеткодержателя 4. Щеткодержатель расположен на опоре с вазможностью угловых перемещений его оси и осевого перемещения под действием нажимных элементов, например, в виде пружин 7. Жидкий металл в жидкометаллическом токо- 50 подводе 3 расположен в замкнутом кольцевом объеме, ограниченном в радиальном направлении внутренней поверхностью неподвижного электрода 2 и наружной цилиндрической поверхнос55 тью кольцевого щеткодержателя 4, а в осевом направлении — дополнительно введенными упругими элементами 8, которые установлены с возможностью

r и поджат к вращающемуся электроду 1 нажимными элементами 7. При этом щеткодержатель имеет возможность угловых перемещений его оси и осевого перемещения. 3 ил. скольжения по одной из указанных поверхностей (например, на фиг. 1 элементы 8 жестко закреплены на щеткодержателе 4 и имеют возможность скольжения по внутренней поверхности неподвижного электрода 2). В качестве упругих элементов 8 могут быть использованы, например, уплотнительные резиновые кольца разной конфигурации (фиг. 1 и 2) или, например, кольцевая пористая матрица 9 (фиг. 3) из металлической сетки, установленная, например, в выточке неподвижного электрода 2 и скользящая по поверхности щеткодержателя 4. Иатрица заполнена жидким металлом, удерживаемым в ней за счет капиллярных сил. Для облегчения заполнения токоподвода 3 жидким металлом в неподвижном электроде 2 может.быть выполнена кольцевая канавка 10, размеры и расположение которой соответствуют величине осевого перемещения щеткодержателя, Заполнение жидким металлом токоподвода может производится через трубки 11 (фиг. 1 и

2). В щеткодержателе 4 может быть установлен набор отдельных щеток 5. Щетки могут быть монолитными, подразделенными, волокнистыми. Щетки жестко закреплены в щеткодержателе с обеспечением электропроводности соединения, например, пайкой. Неподвижный электрод 2 может иметь каналы охлаждения водой или другим хладагентом. Хладагентом может служить также жидкий металл токопоцвода при организации прокачки его по контуру с теплообменником. !

Устройство работает следующим образом.

От вращающегося электрода 1 ток передается через щетку 5, щеткодержатель 4 и слой электропроводкой жидкости токоподвода 3 к неподвижному электроду 2. Нажимные элементы — пружины 7 через радиально-упорный подшипник 6 создают необходимое осевое усилие нажатия на щеткодержатель со щеткой 5, прижимая ее к вращающемуся

1552272 электроду 1, продвигая щеткодержатель вдоль оси устройства по мере износа щетки. Упругие элементы 8 обеспечивают герметичность полости жидкометаллического контакта токоподвода 3

Радиально-упорный подшипник 6 вместе с упругими элементами В центрирует положение щеткодержателя и допускает возможность его угловых перемещений, обеспечивающих стабильность контакта щетки 5 с вращающимся электродом 1, а также возможность вращения щеткодержателя.

За счет осуществления токопередачи между щеткодержателем и неподвижным электродом через контактную жидкость с высокой электропроводностью, например щелочные металлы и их сплавы, при развитой поперечной площади контактирования в устройстве увеличено токопропускание, при этом за счет использования слоя контактной жидкости вместо гибких токоведущих элементов, как в известном устройстве, занимающих большое пространство, в устройстве уменьшены относительные массогабаритные показатели. За счет обеспечения возможности скольжения упругих элементов 8 по одной из контактных поверхностей, между которыми находится жидкий металл, и наличия радиально-упорного подшипника, повышается надежность работы устройства, так как появляется возможность осевого и угловых перемещений щеткодержателя, стабилизирующих контактирование щетки. При этом возможность вращения щеткодержателя относительно оси устройства позволяет уменьшить потери мощности на трение, а меньыее общее электрическое сопротивление устройства обуславливает меньшие электрические потери мощности, т.е. обеспечивает снижение в устройстве общих потерь мо ности. щ формула изобретения

Токосъемное устройство, содержащее вращающийся и неподвижный элект-, роды, электрически соединенные между собой последовательно с помощью токоподвода от неподвижного электрода к кольцевому щеткодержателю и с помощью расположенной на торце щеткодержателя по крайней мере одной щеткой от щеткодержателя к вращающемуся электроду, причем кольцевой щеткодержатель установлен на опоре с возможностью угловых перемещений его оси и.осевого перемещения под действием нажимных элементов, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения токопропускания и уменьшения относительных массогабаритных

25 показателей устройства при снижении общих потерь мощности, упомянутый токоподвод выполнен жидкометаллическим, при этом жидкий металл расположен в замкнутом кольцевом объеме, ЗО ограниченном в радиальном направлении внутренней поверхностью неподвижного электрода и наружной цилиндрической поверхностью кольцевого щеткодержателя, а в осевом направлении — дополчительно введенными упругими элементами, которые установлены с возможностью скольжения по одной из указанных поверхностей, причем опора щеткодержателя выполнена в виде радиальноупорного подшипника, который взаимодействует со свободным торцом щеткодержателя.