RU112537U1 - ELECTRIC AC GENERATOR - Google Patents

Abstract

Электрический генератор переменного тока, содержащий рабочий цилиндр двухтактного двигателя внутреннего сгорания с двумя свободно движущимися поршнями, неподвижные обмотки, связанные с поршнями постоянные магниты, отличающийся тем, что электрический генератор снабжен продувочным цилиндром, поршни выполнены двухступенчатыми, при этом ступени с большим диаметром подвижно соединены с внутренними поверхностями продувочного цилиндра, неподвижные обмотки закреплены на внутренних поверхностях продувочного цилиндра, постоянные магниты выполнены кольцевыми, закреплены на меньших диаметрах поршней и обращены друг к другу разноименными полюсами. An electric alternator containing a working cylinder of a two-stroke internal combustion engine with two freely moving pistons, stationary windings connected to the pistons, permanent magnets, characterized in that the electric generator is equipped with a purge cylinder, the pistons are two-stage, while the stages with a large diameter are movably connected to by the inner surfaces of the blowdown cylinder, the stationary windings are fixed on the inner surfaces of the blowdown cylinder, the permanent magnets are made annular, fixed on the smaller diameters of the pistons and are facing each other with opposite poles.

Description

Полезную модель относится к электротехнике, а именно к системам двигатель-генератор, и может быть использовано при проектировании и производстве источников переменного электрического тока, в том числе на транспорте.The utility model relates to electrical engineering, namely to engine-generator systems, and can be used in the design and manufacture of alternating electric current sources, including transport.

Известна система двигатель-генератор переменного тока [1], в которой для возбуждения ЭДС в силовых обмотках статора якорь совершает вращательно движение. Во многих случаях в этой системе в качестве двигателя используют поршневые двигатели внутреннего сгорания [2]. Недостатком такой системы является сложность кинематической схемы преобразования с помощью кривошипно-шатунного механизма возвратно-поступательного движения поршней двигателя во вращательное движение коленчатого вала, подсоединенного к якорю генератора.A known system is an alternator-motor generator [1], in which the armature rotates in order to excite the emf in the power windings of the stator. In many cases, piston internal combustion engines are used as an engine in this system [2]. The disadvantage of this system is the complexity of the kinematic conversion scheme using the crank mechanism of the reciprocating movement of the engine pistons into the rotational movement of the crankshaft connected to the generator armature.

Наиболее близким к предложенному является линейный генератор электроэнергии, содержащий рабочий цилиндр двухтактного ДВС с одним или двумя свободно движущимися поршнями, неподвижные обмотки и связанные с поршнями постоянные магниты [3]. Недостатком генератора является сложность конструкции и значительные габариты.Closest to the proposed one is a linear electric power generator containing a working cylinder of a two-stroke ICE with one or two freely moving pistons, fixed windings and permanent magnets connected to the pistons [3]. The disadvantage of the generator is the complexity of the design and significant dimensions.

Техническим результатом является упрощение конструкции генератора и уменьшение его габаритов.The technical result is to simplify the design of the generator and reduce its size.

Указанный результат достигается тем, что электрический генератор переменного тока, содержащий рабочий цилиндр двухтактного двигателя внутреннего сгорания с двумя свободно движущимися поршнями, неподвижные обмотки, связанные с поршнями постоянные магниты, отличающийся тем, что электрический генератор снабжен продувочным цилиндром, поршни выполнены двухступенчатыми, при этом ступени с большим диаметром подвижно соединены с внутренними поверхностями продувочного цилиндра, неподвижные обмотки закреплены на внутренних поверхностях продувочного цилиндра, постоянные магниты выполнены кольцевыми, закреплены на меньших диаметрах поршней и обращены друг к другу разноименными полюсами.This result is achieved in that the electric alternator comprising a working cylinder of a two-stroke internal combustion engine with two freely moving pistons, fixed windings connected with pistons, permanent magnets, characterized in that the electric generator is equipped with a purge cylinder, the pistons are made in two stages, at this stage with a large diameter are movably connected to the inner surfaces of the purge cylinder, fixed windings are fixed on the inner surfaces of oduvochnogo cylinder, the permanent magnets are made annular, fixed to smaller diameters and the pistons facing each other with opposite poles.

На фигуре показан электрический генератор переменного тока.The figure shows an electric alternator.

Генератор переменного тока содержит рабочий цилиндр 1 двухтактного двигателя внутреннего сгорания с двумя свободно движущимися двухступенчатыми поршнями 2, неподвижные обмотки 3, связанные с поршнями 2 постоянные магниты 4. А также в него входит продувочный цилиндр 5, внутренняя поверхность которого подвижно соединена с большими диаметрами поршней 2 и оснащена неподвижными обмотками 3. При движении поршней,2 в электрических обмотках 3 генерируется переменный электрический ток.The alternating current generator comprises a working cylinder 1 of a two-stroke internal combustion engine with two freely moving two-stage pistons 2, fixed windings 3, permanent magnets 4 connected to the pistons 2. It also includes a purge cylinder 5, the inner surface of which is movably connected to large diameters of the pistons 2 and equipped with fixed windings 3. When the pistons, 2 in the electric windings 3, an alternating electric current is generated.

Новым в электрическом генераторе является его снабжение продувочным цилиндром 5, поршни 2 выполнены двухступенчатыми, при этом ступени с большим диаметром подвижно соединены с внутренней поверхностью продувочного цилиндра 5 с образованием буферных полостей 6. Между ступенями поршней 2 с меньшими диаметрами и продувочным цилиндром 5 образованы кольцевые компрессорные полости 7. Неподвижные обмотки 3 закреплены на внутренней поверхности продувочного цилиндра 5. Постоянные магниты 4 выполнены кольцевыми, закреплены на меньших диаметрах поршней 2 и обращены друг к другу разноименными полюсами. Продувочный цилиндр 5 снабжен впускными клапанами 8.New in the electric generator is its supply to the purge cylinder 5, the pistons 2 are made of two stages, and the steps with a large diameter are movably connected to the inner surface of the purge cylinder 5 with the formation of buffer cavities 6. An annular compressor is formed between the steps of the pistons 2 with smaller diameters and the purge cylinder 5 cavities 7. Fixed windings 3 are fixed on the inner surface of the purge cylinder 5. Permanent magnets 4 are made ring, fixed on smaller pore diameters 2 and are facing each other with opposite poles. The purge cylinder 5 is equipped with inlet valves 8.

Электрический генератор работает следующим образом. Во время рабочего хода поршней 2 в рабочем цилиндре 1 двигателя происходит сгорание топлива и под действием давления газов поршни 2 перемещаются к нижней мертвой точке (НМТ) (фиг.), т.е. максимально удаляются друг от друга. В кольцевых компрессорных полостях 7 в это время происходит расширение воздуха, а затем впуск.The electric generator operates as follows. During the stroke of the pistons 2 in the working cylinder 1 of the engine, combustion of fuel occurs and under the influence of gas pressure the pistons 2 move to the bottom dead center (BDC) (Fig.), I.e. as far as possible from each other. In the annular compressor cavities 7, air expands at this time, and then the inlet.

В буферных полостях 6 осуществляется сжатие воздуха. Вследствие перемещения поршней 2 к НМТ магнитные потоки постоянных кольцевых магнитов 4 генерируют ЭДС в электрических обмотках 3, снимаемую с выходных разъемов (на фиг. не показаны). Одновременно с этим из рабочего цилиндра 1 происходит выпуск выхлопных газов, а из атмосферы через впускные клапаны 8 поступает свежий воздух.In the buffer cavities 6, air is compressed. Due to the movement of the pistons 2 to the BDC, the magnetic fluxes of the permanent ring magnets 4 generate an EMF in the electrical windings 3 removed from the output connectors (not shown in FIG.). At the same time, exhaust gas is released from the working cylinder 1, and fresh air enters from the atmosphere through the intake valves 8.

После удаления выхлопных газов из рабочего цилиндра 1 поршни 2 начинают движение от НМТ под действием давления воздуха в буферных полостях 6. Впускные клапаны 8 закрываются, происходит наполнение рабочего цилиндра 1 из кольцевых компрессорных полостей 7 и сжатие свежего заряда. В конце хода поршней 2 у ВМТ в рабочий цилиндр 1 впрыскивается топливо. При всем движении поршней 2 от НМТ к ВМТ магнитные потоки постоянных кольцевых магнитов 4 вновь генерируют ЭДС в электрических обмотках 3.After removal of exhaust gases from the working cylinder 1, the pistons 2 begin to move from the BDC under the action of air pressure in the buffer cavities 6. The intake valves 8 are closed, the working cylinder 1 is filled from the annular compressor cavities 7 and the fresh charge is compressed. At the end of the piston stroke 2 at TDC, fuel is injected into the working cylinder 1. With all the movement of the pistons 2 from the BDC to the TDC, the magnetic fluxes of the permanent ring magnets 4 again generate EMF in the electrical windings 3.

Затем в рабочем цилиндре 1 происходит воспламенение и сгорание топлива, вследствие чего давление повышается настолько, что поршни 2 останавливаются и начинают совершать новый рабочий ход. Далее цикл повторяется.Then, in the working cylinder 1, ignition and combustion of fuel occurs, as a result of which the pressure rises so much that the pistons 2 stop and begin to make a new working stroke. Next, the cycle repeats.

Пуск двигателя осуществляется сжатым воздухом, вводимым в буферные полости 6 через специальные клапаны (на фиг. не показаны), когда поршни 2 находятся у НМТ.The engine is started by compressed air introduced into the buffer cavities 6 through special valves (not shown in FIG.) When the pistons 2 are located at the BDC.

Температура выпускаемых газов из рабочего цилиндра на превышает 400-550°С [4], а температура воздуха в кольцевых компрессорных полостях 7 составляет менее 100°С. При таком нагреве существующие электроизоляционные материалы обеспечивают высокую надежность и долговечность по температурному индексу и нагревостойкости [5]. Поэтому закрепленные на внутренней поверхности продувочного цилиндра 5 неподвижные обмотки 3 не будут подвергаться чрезмерным тепловым нагрузкам.The temperature of the exhaust gases from the working cylinder exceeds 400-550 ° C [4], and the air temperature in the annular compressor cavities 7 is less than 100 ° C. With such heating, existing electrical insulation materials provide high reliability and durability in terms of temperature index and heat resistance [5]. Therefore, fixed windings 3 fixed on the inner surface of the purge cylinder 5 will not be subjected to excessive heat loads.

Во время работы двигатель внутреннего сгорания может обеспечить не только привод электрического генератора, но и привод газовой турбинной установки на судах, тепловозах, тракторах и грузовых автомобилях [4].During operation, the internal combustion engine can provide not only the drive of the electric generator, but also the drive of the gas turbine installation on ships, diesel locomotives, tractors and trucks [4].

ЛитератураLiterature

1. Аткинс Б. Общая теория электрических машин. Пер. с англ. И.В.Антика. Государственное энергетическое издательство. М. Л.: 1960. 272 с.1. Atkins B. The general theory of electrical machines. Per. from English I.V. Antika. State Energy Publishing House. M.L .: 1960.272 s.

2. Мировое судовое дизелестроение. Концепции конструирования, анализ международного опыта: Учеб. пособие / Г.А.Конке, В.А.Лашко. М.: Машиностроение, 2005. 512 с.2. World ship diesel engineering. Design concepts, analysis of international experience: Textbook. allowance / G.A. Konke, V.A. Lashko. M .: Engineering, 2005.512 s.

3. Линейный генератор электроэнергии: пат.2141 570 Рос. Федерация. №97100180/06; заявл. 31.05.1995; опубл. 20.11.1999.3. Linear power generator: Pat. 2141 570 Ros. Federation. No. 97100180/06; declared 05/31/1995; publ. 11/20/1999.

4. Двигатели внутреннего сгорания. Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей. М. Машиностроение, 1970. 384 с.4. Internal combustion engines. The device and operation of piston and combined engines. M. Engineering, 1970.384 s.

5. Проектирование электрических машин: Учеб. для вузов. - В 2-х кн., кн.1 / И.П.Копылов, Б.К.Клоков, В.П.Морозин, Б.Ф.Токарев; Под ред. И.П.Копылова. М.: Энергоатомиздат, 1993. 464 с.5. Design of electrical machines: Textbook. for universities. - In 2 books, book 1 / I.P. Kopylov, B.K. Klokov, V.P. Morozin, B.F. Tokarev; Ed. I.P. Kopylov. M .: Energoatomizdat, 1993.446 s.

Claims (1)

Электрический генератор переменного тока, содержащий рабочий цилиндр двухтактного двигателя внутреннего сгорания с двумя свободно движущимися поршнями, неподвижные обмотки, связанные с поршнями постоянные магниты, отличающийся тем, что электрический генератор снабжен продувочным цилиндром, поршни выполнены двухступенчатыми, при этом ступени с большим диаметром подвижно соединены с внутренними поверхностями продувочного цилиндра, неподвижные обмотки закреплены на внутренних поверхностях продувочного цилиндра, постоянные магниты выполнены кольцевыми, закреплены на меньших диаметрах поршней и обращены друг к другу разноименными полюсами.

An electric alternator comprising a working cylinder of a two-stroke internal combustion engine with two freely moving pistons, fixed windings, permanent magnets connected to the pistons, characterized in that the electric generator is equipped with a purge cylinder, the pistons are made of two stages, and the steps with a large diameter are movably connected to inner surfaces of the purge cylinder, fixed windings mounted on the inner surfaces of the purge cylinder, permanent magnets made circular, mounted on smaller diameters of the pistons and facing each other with opposite poles.