SU1728941A1 - Unipolar electromechanical accumulator - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике . Цель изобретени  - упрощение конструкции , повышение надежности и улучшение энергетических показателей. Унипол рный электромеханический накопитель содержит магнитопроводы Ш-образ- ного сечени  1 и 2  корей, встречно вращающихс  на валах 3, 4, В кольцевых выточках магнитопроводовна шинах 12 и 13 токоотводов  кор  П-образного сечени  неподвижно установлена обмотка возбуждени  7. Токоотводы могут быть выполнены либо в виде веера из медных шин, равно- мерноустановленных по окружности зазора между роторами, либо в биде сплошных электрически соединенных между собойThe invention relates to electrical engineering. The purpose of the invention is to simplify the design, increase reliability and improve energy performance. The unipolar electromechanical accumulator contains magnetic cores of a W-shaped cross section 1 and 2 of the korea, rotating counter to the shafts 3, 4. In the annular undercut magnetic lead tires 12 and 13 of the current collector of the U-shaped core, the excitation winding 7 is fixed. in the form of a fan made of copper bars, uniformly mounted around the circumference of the gap between the rotors, or in a bidet of continuous electrically interconnected

Description

дисковых и цилиндрических элементов. Система токоотводов снабжена неэлектропровод щими кольцевыми элементами, на которых укреплено центральное токосъем- ное устройство 8. При этом неэлектропровод щие кольцевые элементы скреплены с П-образными част ми шин и установленыdisk and cylindrical elements. The current collector system is equipped with non-conductive ring elements, on which the central current-collecting device 8 is fixed. At the same time, the non-conductive ring elements are fastened to the U-shaped parts of the busbars and installed

между центральными част ми магнитолро- водов роторов Ш-образного сечени . Неподвижное закрепление обмотки возбуждени  упрощает конструкцию, повышает надежность, уменьшает электрические потери в цепи возбуждени . 3 з.п. ф-лы, 1 ил.between the central parts of the magnetic rotors of the U-shaped rotors. Fixed fastening of the field winding simplifies the design, increases reliability, reduces electrical losses in the field circuit. 3 hp f-ly, 1 ill.

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к электрическим машинам , и может найти применение при создании источников питани  индуктивных накопителей, например, дл  дуговой аэродинамической трубы, при энергообеспечении различных электрофизических исследований , установок электросварки и др.The invention relates to electrical engineering, in particular, to electrical machines, and can be used in creating power supplies for inductive drives, for example, for an arc wind tunnel, for powering various electrophysical studies, electric welding installations, etc.

Известен унипол рный генератор, который работает в импульсном режиме. Конструкци  этого унипол рного генератора содержит вращающийс  ротор, неподвижный статор, катушку возбуждени , токосъем- ные устройства и токоотвод щие шины.A unipolar generator is known that operates in a pulsed mode. The design of this unipolar generator comprises a rotating rotor, a stationary stator, an excitation coil, current collecting devices and current-carrying buses.

Недостаток такой конструкции состоит в относительно низком уровнем запасаемой кинетической энергии вращающейс  массы ротора.The disadvantage of this design is the relatively low level of stored kinetic energy of the rotating mass of the rotor.

Техническим решением, прин тым в качестве прототипа,  вл етс  унипол рный электромеханический накопитель с подп т- никово-подшипниковыми узлами и двум  встречно вращающимис  роторами. В окне его магнитной системы установлена обмотка возбуждени . Эта обмотка жестко скреплена с одним из роторов и вращаетс  вместе с ним.The technical solution adopted as a prototype is a unipolar electromechanical accumulator with sub-bearing assemblies and two counter-rotating rotors. An excitation winding is installed in the window of its magnetic system. This winding is rigidly fastened to one of the rotors and rotates with it.

Недостатком известной конструкции унипол рного электромеханического накопител   вл етс  трудность обеспечени  то- коподвода к вращающейс  вместе с ротором обмотке возбуждени . Чтобы подвести к ней ток, необходимы скольз щие контакты в цепи возбуждени . Наличие таких контактов приводит к усложнению конструкции , к возникновению в контактах потерь на трение и электрических потерь на их переходном сопротивлении, а также к уменьшению надежности унипол рного электромеханического накопител .A disadvantage of the known construction of a unipolar electromechanical accumulator is the difficulty of providing current to the excitation winding rotating with the rotor. To bring current to it, sliding contacts in the excitation circuit are necessary. The presence of such contacts leads to a complication of the structure, to the occurrence of friction losses and electrical losses in the contacts at their transient resistance, as well as to a decrease in the reliability of the unipolar electromechanical storage ring.

Целью изобретени   вл етс  упрощение конструкции, повышение надежности и улучшение энергетических показателей путем неподвижного закреплени  обмотки возбуждени  в системах токоотводов  кор  унипол рного электромеханического накопител , выполненного как унипол рный генератор с вращающимс  магнито- проводом.The aim of the invention is to simplify the design, increase reliability and improve energy performance by fixedly fastening the excitation winding in the current collector systems of the core of a unipolar electromechanical storage device, designed as a unipolar generator with a rotating magnetic circuit.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в унипол рном накопителе, содержащем два ротора встречного вращени  с обращенными друг к другу магнитопроводами Ш-об- 5 разного меридионального сечени , в кольцевых выточках которых размещена кольцева  обмотка возбуждени , периферийные и центральное токосъемное устройства , систему токоотводов  кор  в видеThe goal is achieved by the fact that in a unipolar drive containing two counter-rotating rotors with magnetic conductor W-of-5 different meridional sections facing each other, the ring excitation winding, peripheral and central current-collecting devices are located in the ring undercut the form

0 неподвижных медных шин и подп тниково- подшипниковые узлы, шины токоотводов  кор  выполнены П-образной формы в радиальном сечении и обмотка возбуждени  установлена неподвижно внутри системы П5 образных частей шин токоотводов. Токоот- воды выполн ютс  из медных шин, равномерно устанавливаемых в виде веера по окружности зазора между роторами. Шины токоотводов могут быть выполнены в ви0 де сплошных электрически соединенных между собой дисковых и цилиндрических элементов. Система токоотводов снабжена неэлектропровод щими кольцевыми элементами , на которых укреплено централь5 ное токосъемное устройство, при этом неэлектропровод щие кольцевые элементы скреплены с П-образными част ми шин и установлены между центральными част ми магнитопроводов роторов Ш-образного се0 чени . Система неподвижных токоотвод - щих шин позвол ет жестко закрепить кольцевую обмотку возбуждени  и бесконтактно подводить к ней ток питани . Отпадает необходимость применени  скольз щих кон5 тактов дл  питани  этой обмотки, чтоупрощает конструкцию унипол рного электромеханического накопител , повышает его надежность и улучшает энергетические показатели.0 stationary copper busbars and bearing-bearing units, busbars of the core conductors are made U-shaped in radial section and the excitation winding is fixed inside the system P5 of the busbars of the collectors. The current leads are made of copper bars, evenly installed as a fan around the circumference of the gap between the rotors. The busbars of the current leads can be made in the form of continuous disk and cylindrical elements electrically interconnected. The current collector system is equipped with non-conductive ring elements, on which the central current collector device is fixed, while the non-conductive ring elements are fastened to the U-shaped parts of the busbars and are installed between the central parts of the magnetic cores of the U-shaped rotor rotors. The fixed busbar system allows the annular field winding to be rigidly fixed and to supply the supply current to it without contact. There is no need to use sliding contacts for powering this winding, which simplifies the design of a unipolar electromechanical storage device, increases its reliability and improves energy performance.

0 На чертеже представлена конструкци  унипол рного электромеханического накопител .0 The drawing shows the construction of a unipolar electromechanical storage ring.

Накопитель содержит два магнитопро- вод щих ротора 1 и 2 с обращенными другThe drive contains two magnetically conducting rotors 1 and 2 with each other facing

5 к другу магнитопроводами Ш-образного меридионального сечени , встречно вращающиес  на валах 3 и 4, которые установлены в подп тниково-подшипниковых узлах 5 и 6. В кольцевых выточках магнитопроводов роторов 1 и 2 размещена кольцева  обмотка 7 возбуждени . Токосъемное устройство, например щеточное, представл ет собой цен тральный 8 и периферийные 9 и 10 контактные узлы, наход щиес  в рабочем зазоре накопител . Центральное токосъем- ное устройство 8 укреплено на неэлектроп- ровод щих кольцевых элементах 11, которые скреплены с П-образными част ми шин 12 и 13 и установлены между централь- ными част ми магнитолроводов роторов 1 и 2 Ш-образного сечени . П-образные части шин 12 и 13, изготовленные из меди, равномерно устанавливаютс  в виде веера по окружности зазора между роторами. В каждой системе токоотводов один конец шин прикреплен к периферийным контактным узлам 9 и 10, а другие концы служат дл  отвода тока  кор .5 to a friend with magnetic conductors of an U-shaped meridional section, rotating in opposite directions on shafts 3 and 4, which are installed in bearing-bearing units 5 and 6. In the annular recesses of the magnetic conductors of rotors 1 and 2 there is an annular excitation winding 7. A collector device, such as a brush, is a central 8 and peripheral 9 and 10 contact nodes located in the working gap of the storage device. The central current collecting device 8 is mounted on non-electrically conductive ring elements 11, which are fastened to the U-shaped parts of the tires 12 and 13 and are installed between the central parts of the magnetic conductor of the rotors 1 and 2 of the H-shaped section. U-shaped parts of tires 12 and 13, made of copper, are uniformly installed as a fan around the circumference of the gap between the rotors. In each system of current leads, one end of the busbars is attached to the peripheral contact nodes 9 and 10, and the other ends serve to divert the current of the core.

В другом варианте шины 12 и 13 токоот- водов выполн ютс  в виде сплошных электрически соединенных между собой дисковых и цилиндрических элементов. Унипол рный электромеханический накопитель установлен в рамочной конструкции In another embodiment, busbars 12 and 13 of current leads are made in the form of continuous disk and cylindrical elements electrically interconnected. Unipolar electromechanical storage device installed in the frame structure

14,наход щейс  на фундаментальной плите14, located on the fundamental plate

15.Литание кольцевой обмотки возбуждени  током осуществл етс  через неподвижные проводники 16 и 17.15. The casting of the annular field winding is carried out through fixed conductors 16 and 17.

Унипол рный электромеханический на- копитель работает следующим образом.The unipolar electromechanical accumulator operates as follows.

Роторы 1 и 2 разгон ют до скорости Q с помощью внешнего приводного устройства в виде электрических или гидравлических, двигателей, присоединенных к свободным концам валов (возможен также электромеханический разгон при работе накопител  в режиме унипол рного контрроторного двигател ). При вводе тока в через проводники 16 и 17 в кольцевую обмотку 7 возбуждени  от независимого источника питани  создаетс  магнитный поток Ф, который пересекаетс  встречно вращающимис  электропроводщими магнитопро- водами роторов 1 и 2. В них навод тс  ЭДС  кор , которые снимаютс  с помощью центрального 8 и периферийных 9 и 10 контактных узлов, включающих активные участки  кор  последовательно. Отвод импульса тока   при замыкании цепи нагрузки произво- дитс  через П-образные медные шины 12 и 13. При этом происходит преобразование запасенной кинетической энергии роторов в электрическую энергию в кратковременRotors 1 and 2 can be accelerated to speed Q using an external drive device in the form of electric or hydraulic motors attached to the free ends of the shafts (electromechanical acceleration is also possible when the drive is operating in unipolar counter-rotary engine mode). When current is introduced through conductors 16 and 17 into the annular winding 7 of the excitation, a magnetic flux F is generated from an independent power source, which intersects counter-rotating electrically conducting magnetic conductors of rotors 1 and 2. EMF of the core are induced in them, which are removed using central 8 and peripheral 9 and 10 contact nodes, including the active parts of the core in series. The current pulse is removed when the load circuit is closed through the U-shaped copper busbars 12 and 13. This converts the stored kinetic energy of the rotors into electrical energy in a short time.

ном или ударном режиме работы унипол рного электромеханическо.го накопител .nominal or shock mode of operation of a unipolar electromechanical accumulator.

В предложенной конструкции унипол рного электромеханического накопител  значительно упрощаетс  подвод тока к обмотке возбуждени , так как она неподвижно закреплена в системах токоотводов  кор . При этом не требуетс  применение скольз щих контактов дл  подвода тока к этой обмотке, что также приводит к упрощению конструкции, повышению надежности , уменьшению потерь на трение, электрических потерь в цепи возбуждени  и улучшению энергетических показателей унипол рного электромеханического накопител .In the proposed construction of a unipolar electromechanical accumulator, the supply of current to the field winding is greatly simplified, since it is fixedly fixed in the current collector systems of the core. This does not require the use of sliding contacts for supplying current to this winding, which also leads to a simplified design, increased reliability, reduced friction losses, electrical losses in the excitation circuit and improved energy performance of a unipolar electromechanical accumulator.

Claims (4)

1.Унипол рный электромеханический накопитель, содержащий два ротора встречного вращени  с обращенными друг к другу магнитолроводами Ш-образного продольного сечени , в кольцевых выточках которых размещена кольцева  обмотка возбуждени , периферийные и центральное токосъем ные устройства, систему токоотводов  кор  в виде неподвижных медных шин и подп тнико-подшипниковые узлы, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  конструкции, повышени  надежности и улучшени  энергетических показателей, шины токоотводов  кор  выполнены П-об- разной формы в радиальном сечении, обмотка возбуждени  установлена неподвижно внутри системы П-образных частей шин токоотводов.1. A unipolar electromechanical accumulator containing two counter-rotating rotors with magnetic routers of a-shaped longitudinal section facing each other, in which annular recesses are placed an annular field winding, peripheral and central current-collecting devices, a core system of cores in the form of fixed copper buses and subs tick-bearing units, characterized in that, in order to simplify the design, increase reliability and improve energy performance, the core busbars are made of U-shaped forms in radial section, the excitation winding is fixed inside the system of U-shaped parts of the busbars of the down-conductors. 2.Накопитель по п.1, о т л и ч а ю щ и й- с   тем, что токоотводы равномерно установлены в виде веера по окружности зазора между роторами.2. The drive according to claim 1, about tl and h and y and y so that the current leads are evenly installed in the form of a fan around the circumference of the gap between the rotors. 3.Накопитель по п.1, о т л и ч а ю щ и й- с   тем, что шины токоотводов выполнены в виде сплошных электрически соединенных между собой дисковых и цилиндрических элементов.3. The storage device according to claim 1, about tl and h and y and i so that the busbars of the current leads are made in the form of solid disk and cylindrical elements electrically interconnected. 4.Накопитель по п.1, отличающий- с   тем, что система токоотводов снабжена неэлектропровод щими кольцевыми элементами , на которых укреплено центральное токосъемное устройство, при этом неэлектропровод щие кольцевые элементы скреплены с П-образными част ми шин и установлены между центральными част ми магнитолроводов роторов Ш-образного сечени .4. Storage device according to claim 1, characterized in that the current collector system is provided with non-conductive ring elements on which the central current collector device is fixed, while the non-conductive ring elements are fastened to the U-shaped parts of the busbars and installed between the central parts of the magnetic conductors R-shaped rotors.