Бесконтактное токосъемное устройство для передачи электропитания на вращающийся объект

 

Использование: электротехника, ветроэнергетика, радиолокация и т. д. Сущность изобретения: устройство выполнено в виде поворотного трансформатора, содержащего неподвижную и вращающуюся части, которые установлены с зазором друг относительно друга и образуют броневой магнитопровод. Внутри магнитопровода размещены первичная и вторичная кольцевые обмотки. Согласно изобретению подвижная часть выполнена в виде ярма, имеющего форму стакана и центрального стержня, а неподвижная - в виде основания, на котором закреплено торцевое ярмо, имеющее форму плоского диска с центральным отверстием. Подвижная часть имеет при этом неизменную форму сечения в плоскости, проходящей через продольную ось ее симметрии, внутренняя поверхность ярма, подвижной части и торцовое ярмо неподвижной части образуют воздушный зазор, концентричный зазору, который образуют наружная поверхность центрального стержня подвижной части и внутренняя поверхность торцового ярма неподвижной части. Торцы основания, прилегающие к ярму неподвижной части, размещены внутри полости, образованной стержнем и ярмом подвижной части, которое выполнено меньшей толщины, чем торцовое ярмо неподвижной части. Изобретение обеспечивает снижение габаритов устройства и устранение пульсаций магнитного потока. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано, например, в ветроэнергетике для бесконтактной передачи энергии переменного тока с вращающегося на горизонтальной оси электрогенератора на вертикально установленную неподвижную мачту, а также в устройствах для электрофизических методов обработки (включая съем и наплавку металла) для передачи энергии от неподвижной детали станка к вращающейся, в pобототехнике, в радиолокации, для передачи питания с неподвижной части антенны РЛС на вращающуюся.

Известно бесконтактное токосъемное устройство, которое содержит магнитопровод, выполненный в виде ферромагнитных чашек, расположенных одна против другой, неподвижную обмотку, подвижную обмотку, установленную на вращающемся валу.

Известно устройство, которое представляет собой поворотный трансформатор, состоящий из двух частей - неподвижной и вращающейся, каждая из которых состоит из П-образных ленточных и дополнительных сердечников из электротехнической стали и кольцевых обмоток и обойм из немагнитного материала. Число дополнительных сердечников определяется по соотношению n = /arcsin(b/d₁) - /arctg(b/d₂), где d₁ и d₂ - внутренние диаметры соответственно наружной и внутренней группы сердечников; b - ширина сердечника.

Если это условие не выполняется, то при вращении происходит модуляция магнитного потока (пульсация магнитного потока) в зависимости от числа сердечников и частоты вращения. Эти соотношения должны обязательно соблюдаться.

Недостатками этого устройства являются расчетно-конструкторские ограничения, не соблюдение которых вызывает пульсацию магнитного потока, использование сердечников из ленты, которые в процессе изготовления подвергаются намотке, разрезке и шлифовке стыков и т. д.

Цель изобретения - устранение расчетно-конструктивных ограничений и пульсаций магнитного потока, уменьшение габаритов устройства, вовлечение отходов электротехнической стали при производстве синхронных явнополюсных машин при изготовлении магнитопровода токосъема.

На чертеже изображено бесконтактное токосъемное устройство, разрез.

Устройство состоит из неподвижного основания 1, на котором закреплены неподвижное кольцеобразное нижнее торцовое ярмо 2, набранное из плоских колец, и неподвижная обмотка 3. В подвижной обойме 4 из немагнитного материала закреплены стержень 5, боковое ярмо 6, торцовое ярмо 7 и обмотка 8. Стержень 5 магнитопровода наматывается из ленты (или лент), запекается, а потом запрессовывается в торцовое ярмо 7, которое набирается из плоских колец (отходы электротехнического производства). Далее эта часть магнитопровода помещается в приспособление и происходит навивка из ленты (или лент) бокового ярма 6, после чего все части этого магнитопровода скрепляются и он запрессовывается в подвижную обойму 4. Внутри магнитопровода помещается подвижная обмотка 8, после чего токосъем окончательно собирается.

Работает токосъем следующим образом.

В статическом состоянии, когда обойма 4 неподвижна, магнитный поток первичной обмотки 3 (неподвижной), проходя по магнитопроводу и воздушным зазорам, наводит во вторичной обмотке 8 (подвижной) ЭДС. ЭДС в замкнутой цепи нагрузки вызывает ток.

При вращении обоймы 4 относительно неподвижного основания 1 магнитный поток первичной обмотки 3 (неподвижной), проходя по магнитопроводу и воздушным зазорам, наводит во вторичной обмотке 8 (подвижной ) ЭДС, которая не зависит от частоты вращения обоймы и от положения обоймы относительно основания 1.

Предлагаемое устройство позволяет уменьшить габариты по сравнению с известным устройством. Оно не связано с ограничениями количества П-образных дополнительных сердечников и позволяет вовлечь для изготовления магнитопровода, например нижнего (неподвижного) 2 и верхнего (подвижного) 7 торцовых ярем, отходы электротехнической стали при производстве синхронных явнополюсных машин.

Поскольку поперечное сечение нижнего и верхнего торцовых ярем увеличиваются при перемещении от сердечника к боковому ярму 6, то магнитная индукция в них уменьшается по направлению к периферии и в наружных стыках, в периферийном воздушном зазоре по отношению к магнитной индукции в стержне, что позволяет за счет увеличения магнитной индукции в стержне несколько снизить расход обмоточного материала. Для уменьшения потоков рассеяния в пространстве стержень 5 магнитопровода и боковое ярмо 6 выступают за нижнее ( неподвижное) торцовое ярмо 2, а его набор по толщине несколько превышает набор торцового (подвижного) ярма 7. (56) Авторское свидетельство СССР N 1432622, кл. Н 01 F 23/00, 1987.

Формула изобретения

БЕСКОНТАКТНОЕ ТОКОСЪЕМНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ НА ВРАЩАЮЩИЙСЯ ОБЪЕКТ, выполненное в виде поворотного трансформатора, содержащего установленные с воздушным зазором одна относительно другой вращающуюся и неподвижную части, образующие броневой магнитопровод, внутри которого размещена первичная и вторичная кольцевые обмотки, отличающееся тем, что подвижная часть выполнена в виде ярма, имеющего форму стакана, и сопряженного с ним центрального стержня, а неподвижная часть - в виде основания, на котором закреплено торцевое ярмо, имеющее форму плоского диска с центральным отверстием, при этом подвижная часть имеет неизменную форму сечения в плоскости, проходящей через продольную ось симметрии, внутренняя поверхность ярма подвижной части и торцевое ярмо неподвижной части образуют воздушный зазор, концентричный воздушному зазору, который образуют наружная поверхность центрального стержня подвижной части и внутренняя поверхность торцевого ярма неподвижной части, а торцы основания, прилегающие к ярму неподвижной части, размещены внутри полости, образованной стержнем и ярмом подвижной части, которое выполнено меньшей толщины, чем торцевое ярмо неподвижной части.

РИСУНКИ

Рисунок 1