Электрический генератор переменного тока с двигателем внутреннего сгорания
Использование: энергетика, транспорт, двигатели внутреннего сгорания и привод механизмов.
Сущность полезной модели: цилиндр 1 двигателя внутреннего сгорания снабжен клапаном 2, кинематически связаным через коромысло 3 и толкатель 4 с коленчатым валом 6 и распределительным валом 7. Электрическая обмотка 9 расположена в корпусе 5 концентрично оси толкателя 4 и в средней части толкателя 4 закреплен ряд кольцевых магнитов 10. При движении толкателя 4 в электрической обмотке 9 генерируется переменный электрический ток.
При запуске двигателя внутреннего сгорания к электрической обмотке 9 подводится электрический ток от постороннего источника для открытия клапана и уменьшения энергозатрат на прокручивания двигателя.
1 зв. п. ф-лы, 1 ил.
Полезная модель относится к электротехнике, а именно к системам двигатель-генератор, и может быть использовано при проектировании и производстве источников переменного тока, на транспорте, в двигателях внутреннего сгорания и приводе механизмов.
Известна система двигатель-генератор переменного тока [1], в которой для возбуждения ЭДС в силовых обмотках статора якорь совершает вращательное движение. В большинстве случаев в этой системе используют двигатели внутреннего сгорания [2]. Недостатком этой системы является сложность преобразования с помощью кривошипно-шатунного механизма возвратно-поступательного движения поршней двигателя во вращательное движение коленчатого вала, подсоединенного к якорю генератора.
Наиболее близким к предложенному является электрический генератор переменного тока, содержащий цилиндр двигателя внутреннего сгорания, выполненный из неметаллического материала и снабженный клапанами, свечами и электрическими обмотками, а так же свободно размещенный в цилиндре поршень в виде постоянного магнита [3].
Недостатком генератора является отсутствие уплотнений поршня и низкая износостойкость выполненного из немагнитного материала цилиндра, что ухудшает работу поршня и цилиндра и снижает ресурс работы агрегата.
Для облегчения запуска двигателя используют декомпрессионные устройства механического типа, обеспечивающие открытие одного из клапанов на каждом цилиндре двигателя [4]. При открытых клапанах существенно снижаются энергозатраты на прокручивание двигателя.
Целью полезной модели является повышение ресурса работы генератора с двигателем внутреннего сгорания. Указанная цель достигается тем, что в электрическом генераторе переменного тока с двигателем внутреннего сгорания, содержащем электрическую обмотку и цилиндр двигателя внутреннего сгорания, снабженный клапаном, кинематически связанным через коромысло и толкатель с расположенными в корпусе распределительным и коленчатым валами. При этом электрическая обмотка расположена в корпусе концентрично оси толкателя. При этом в средней части толкателя закреплен ряд кольцевых магнитов, обращенных друг к другу разноименными полюсами. Во время запуска двигателя к электрической обмотке подводится электрический ток от постороннего источника тока.
На фиг.1 представлена конструктивная схема электрического генератора. Генератор содержит цилиндр 1 двигателя внутреннего сгорания, снабженный клапаном 2 с пружиной. Клапан 2 с пружиной через коромысло 3 кинематически связан с толкателем 4. В корпусе 5 расположены коленчатый вал 6 и распределительный вал 7, связанные между собой шестернями 8 с передаточным соотношением, зависящим от тактности применяемого двигателя. Генератор снабжен электрической обмоткой 9.
Новым в электрическом генераторе является расположение электрической обмотки 9 в корпусе 5 концентрично оси толкателя 4 и закрепление в средней части толкателя 4 ряда кольцевых магнитов 10, обращенных друг к другу разноименными полюсами.
Генератор работает следующим образом. После сгорания топлива в цилиндре 1 двигателя и поворота коленчатого вала 6 и распределительного вала 7, кулачек последнего заставляет перемещаться вертикально вверх толкатель 4 с кольцевыми магнитами 10 и сжимает пружину клапана 2. Вследствие этого перемещения магнитные потоки кольцевых магнитов 10 генерируют ЭДС в электрической обмотке 9, снимаемую с выходных разъемов (на фиг.1 не показаны). При дальнейшем вращении коленчатого вала 6 и распределительного вала 7 кулачек последнего перестает перемещать вверх толкатель 4. Вертикальное вниз перемещение толкателя обеспечивается разжатием пружины клапана 2. При таком перемещении толкателя 4 магнитные потоки кольцевых магнитов 10 вновь генерируют ЭДС в электрической обмотке 9. Затем цикл повторяется.
Передаточное отношение шестерен 8, связывающих коленчатый вал 6 и распределительный вал 7 обеспечивает одинаковую частоту вращения обоих валов для двухтактного двигателя и удвоенную частоту вращения коленчатого вала 6 по сравнению с распределительным валом 7 для четырехтактного двигателя.
При запуске двигателя к выходным разъемам (на фиг.1 не показаны) электрической обмотки 9 подводится электрический ток от постороннего источника, например от аккумуляторной батареи. Вследствии этого кольцевые магниты 10 вместе с толкателем 4 втягиваются в электрическую обмотку 9. Толкатель 4 через коромысло 3 сжимает пружину клапана 2 и открывает его. Открытие клапана 2 способствует снижению энергозатрат на прокручивания двигателя при пуске. После запуска двигателя прекращают подачу электрического тока к выходным разъемам электрической обмотки 9 и клапан закрывается.
Во время работы двигатель внутреннего сгорания может обеспечить не только привод генератора переменного тока, но и привод транспортного средства или механизма от коленчатого вала 6.
1. Аткинс Б. Общая теория электрических машин. Пер. с англ. И.В.Антика. Государственное энергетическое издательство. М.-Л., 1960. 272 с.
2. Мировое судовое дизелестроение. Концепции конструирования, анализ международного опыта: Учеб. пособие / Г.А.Конкс, В.А.Лошко. - М.: Машиностроение, 2005. 512 с.
3. Электрический генераторы переменного тока: пат. 2046966 РФ: МПК7 H02K 35/00/ Р.К.Памфилов (РФ) - заявл. 29.11.1989; опубл. 27.10.1995.
4. Двигатели внутреннего сгорания. В 3 кн. Кн.2. Динамика и конструирование: Учебник для вузов / В.Н.Луканин, И.В.Алексеев, М.Г.Шатров и др.; Под. Ред. В.Н.Луканина и М.Г.Шатрова. - М.: Высш. шк., 2005. 400 с.
Электрический генератор переменного тока с двигателем внутреннего сгорания, содержащий электрическую обмотку и цилиндр двигателя внутреннего сгорания, снабженный клапаном, кинематически связанным через коромысло и толкатель с расположенными в корпусе распределительным и коленчатым валами, отличающийся тем, что электрическая обмотка расположена в корпусе концентрично оси толкателя и в средней части толкателя закреплен ряд кольцевых магнитов, обращенных друг к другу разноименными полюсами, при этом при запуске двигателя внутреннего сгорания к электрической обмотке подводится электрический ток от постороннего источника тока.