RU112947U1 - ELECTRIC AC GENERATOR - Google Patents

Abstract

Электрический генератор переменного тока, содержащий цилиндр двигателя внутреннего сгорания, снабженный клапаном и электрической обмоткой, а также поршень, размещенный в цилиндре с образованием одной камеры сгорания, отличающийся тем, что поршень жестко соединен со штоком, электрическая обмотка расположена внутри нижней части цилиндра, а на верхней части штока у поршня закреплен ряд кольцевых магнитов, обращенных друг к другу разноименными полюсами. An electric alternator containing a cylinder of an internal combustion engine equipped with a valve and an electrical winding, as well as a piston located in the cylinder to form one combustion chamber, characterized in that the piston is rigidly connected to the rod, the electric winding is located inside the lower part of the cylinder, and on the upper part of the rod at the piston is secured with a row of annular magnets, 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 тока.The utility model relates to electrical engineering, namely to engine-generator systems, and can be used in the design and manufacture of AC sources.

Известна система двигатель-генератор переменного тока [1], в которой для возбуждения ЭДС в силовых обмотках статора якорь совершает вращательное движение. Зачастую в этой системе в качестве двигателя используют двигатели внутреннего сгорания [2]. Недостатком такой системы является сложность 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. Often in this system, internal combustion engines are used as an engine [2]. The disadvantage of this system is the difficulty of converting using the crank mechanism, the reciprocating movement of the engine pistons into the rotational movement of the crankshaft connected to the generator armature.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению на полезную модель является электрический генератор переменного тока, содержащий цилиндр двигателя внутреннего сгорания, выполненный из немагнитного материала и снабженный клапанами, свечами и электрическими обмотками, а также свободно размещенный в цилиндре поршень в виде постоянного магнита [3].The closest in technical essence to the proposed invention for a utility model is an electric alternator containing a cylinder of an internal combustion engine made of non-magnetic material and equipped with valves, candles and electric windings, as well as a piston in the form of a permanent magnet freely placed in the cylinder [3] .

Недостатком генератора являются отсутствие уплотнений поршня и низкая износостойкость выполненного из немагнитного материала цилиндра, что ухудшает работу поршня и цилиндра и снижает срок службы агрегата.The disadvantage of the generator is the lack of piston seals and low wear resistance of a cylinder made of non-magnetic material, which impairs the operation of the piston and cylinder and reduces the service life of the unit.

Технический результат данной полезной модели является повышение ресурса работы генератора.The technical result of this utility model is to increase the life of the generator.

Указанный результат достигается тем, электрический генератор переменного тока, содержащий цилиндр двигателя внутреннего сгорания, снабженный клапаном и электрической обмоткой, а так же поршень, размещенный в цилиндре с образованием одной камеры сгорания, отличающийся тем, что поршень жестко соединен со штоком, электрическая обмотка расположена внутри нижней части цилиндра, а на верхней части штока у поршня закреплен ряд кольцевых магнитов, обращенных друг к другу разноименными полюсами.This result is achieved by the fact that the electric alternator containing the cylinder of the internal combustion engine, equipped with a valve and an electric winding, as well as a piston placed in the cylinder with the formation of one combustion chamber, characterized in that the piston is rigidly connected to the rod, the electric winding is located inside the lower part of the cylinder, and on the upper part of the piston rod a number of ring magnets are fixed, facing each other with opposite poles.

На фиг.1 представлена конструктивная схема предлагаемого электрического генератора при расположении поршня в верхней мертвой точке (ВМТ), на фиг.2 - вид на генератор снизу.Figure 1 presents a structural diagram of the proposed electric generator with the location of the piston at top dead center (TDC), figure 2 is a view of the generator from below.

Генератор содержит цилиндр 1 двигателя внутреннего сгорания, снабженный клапаном 2 и электрической обмоткой 3. Внутри цилиндра 1 расположен поршень 4 с образованием камеры сгорания. В корпусе 5 расположены два коленчатых вала 6, связанные между собой шестернями 7 с равным единице передаточным отношением. Имеется коромысло 8, маятник 9 и два шатуна 10, 11. К коромыслу 8 шарнирно прикреплены своими одними концами шатуны 10, 11, а другими концами шатуны 10, 11 шарнирно закреплены на шатунных шейках коленчатых валов 6. К коромыслу 8 также шарнирно прикреплен одним концом маятник 9, другим своим концом шарнирно закрепленный на корпус 5. Шток 12 жестко соединен с поршнем 4 и свободным концом шарнирно прикреплен к коромыслу 8. В приводе между коленчатыми валами 6 установлено устройство 13 изменения угла установки валов относительно друг друга.The generator comprises a cylinder 1 of an internal combustion engine, equipped with a valve 2 and an electric coil 3. Inside the cylinder 1, a piston 4 is located with the formation of a combustion chamber. In the housing 5 there are two crankshafts 6, interconnected by gears 7 with an equal gear ratio. There is a beam 8, a pendulum 9 and two connecting rods 10, 11. To the beam 8, the connecting rods 10, 11 are pivotally attached at one end and the other ends of the connecting rods 10, 11 are pivotally attached to the connecting rod journals of the crankshafts 6. It is also pivotally attached to the beam 8 the pendulum 9, with its other end pivotally mounted on the housing 5. The rod 12 is rigidly connected to the piston 4 and the free end is pivotally attached to the beam 8. In the drive between the crankshafts 6 there is a device 13 for changing the angle of the shafts relative to each other.

Новым в электрическом генераторе является расположение электрической обмотки 3 внутри нижней части цилиндра 1 и закрепление на верхней части штока 12 у поршня 4 ряда кольцевых магнитов 14, обращенных друг к другу разноименными полюсами.What is new in the electric generator is the location of the electric winding 3 inside the lower part of the cylinder 1 and the fastening on the upper part of the rod 12 at the piston 4 of a row of ring magnets 14 facing each other with opposite poles.

Генератор работает следующим образом. При положении поршня 4 у ВМТ (фиг.1) в цилиндре 1 происходит сгорание топлива и поршень 4 со штоком 12 и кольцевыми магнитами 14 перемещается вниз к нижней мертвой точке (НМТ). Вследствие этого перемещения магнитные потоки кольцевых магнитов 14 генерируют ЭДС в электрической обмотке 3, снимаемую с выходных разъемов (на фиг.1 не показаны). При положении у НМТ происходит газообмен в цилиндре 1, продукты сгорания удаляются через клапан 2, а свежий заряд поступает в цилиндр 1 через продувочные окна (на фиг.1 не показаны). При движении поршня 4 от НМТ к ВМТ магнитные потоки кольцевых магнитов 14 вновь генерируют ЭДС в электрической обмотке 3. Затем цикл повторяется.The generator operates as follows. When the position of the piston 4 at the top dead center (Fig. 1), fuel is burned in the cylinder 1 and the piston 4 with the rod 12 and ring magnets 14 moves down to the bottom dead center (BDC). Due to this movement, the magnetic fluxes of the ring magnets 14 generate an EMF in the electrical winding 3, which is removed from the output connectors (not shown in FIG. 1). At the position of the BDC, gas exchange occurs in cylinder 1, combustion products are removed through valve 2, and fresh charge enters cylinder 1 through purge windows (not shown in FIG. 1). When the piston 4 moves from the BDC to the TDC, the magnetic fluxes of the ring magnets 14 again generate an EMF in the electrical winding 3. Then the cycle repeats.

Следует отметить, что регулирование количества вырабатываемой генератором электрической энергии можно не только изменением частоты вращения двигателя внутреннего сгорания, но и устройством 13 изменения угла установки валов относительно друг друга [4]. При симметричной установке коленчатых валов 6 относительно друг друга, когда угол будет равен нулю, ход поршня будет максимальным для данной конструкции. Чем больше угол между коленчатыми валами 6, тем меньше ход поршня и меньше количество вырабатываемой генератором электрической энергии.It should be noted that the regulation of the amount of electric energy generated by the generator is possible not only by changing the speed of the internal combustion engine, but also by the device 13 for changing the angle of the shafts relative to each other [4]. With a symmetrical installation of the crankshafts 6 relative to each other, when the angle is zero, the piston stroke will be maximum for this design. The larger the angle between the crankshafts 6, the less the piston stroke and the less the amount of electric energy generated by the generator.

Во время работы двигатель внутреннего сгорания может обеспечить не только привод генератора, но и привод транспортного средства или механизма с коленчатого вала 6 (фиг.2).During operation, the internal combustion engine can provide not only the drive of the generator, but also the drive of the vehicle or mechanism from the crankshaft 6 (figure 2).

Список литературыBibliography

1. Аткинс Б. Оъщая теория электрических машин. Пер. с англ. И.В.Антика. Государственное энергетическое издательство. М. - Л., 1960. 272 с.1. Atkins B. A comprehensive 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.Лошко. - М.: Машиностроение, 2005. 512 с.2. World ship diesel engineering. Design concepts, analysis of international experience: Textbook. allowance / G.A. Konke, V.A. Loshko. - M.: Mechanical Engineering, 2005.512 s.

3. Электрический генератор переменного тока: пат. 2046966 РФ: МПК⁷ НО2К 35/02 / Р.К.Памфилов - завл. 29.11.1989; опубл. 27.10.1995.3. Electric alternator: US Pat. 2046966 RF: IPC ⁷ НО2К 35/02 / R.K. Pamfilov - Head. 11/29/1989; publ. 10/27/1995.

4. Двухвальный кривошипно-шатунный механизм: пат. 2349813 РФ: МПК⁷ F16H 21/18, F02B 75/32/ П.И.Загуменнов - заявл. 05.10.2007; опубл. 20.03.2009.4. Two-shaft crank mechanism: US Pat. 2349813 RF: IPC ⁷ F16H 21/18, F02B 75/32 / P.I. Zagumennov - declared. 10/05/2007; publ. 03/20/2009.

Claims (1)

Электрический генератор переменного тока, содержащий цилиндр двигателя внутреннего сгорания, снабженный клапаном и электрической обмоткой, а также поршень, размещенный в цилиндре с образованием одной камеры сгорания, отличающийся тем, что поршень жестко соединен со штоком, электрическая обмотка расположена внутри нижней части цилиндра, а на верхней части штока у поршня закреплен ряд кольцевых магнитов, обращенных друг к другу разноименными полюсами.

An electric alternator comprising a cylinder of an internal combustion engine equipped with a valve and an electric coil, and a piston located in the cylinder to form one combustion chamber, characterized in that the piston is rigidly connected to the rod, the electric coil is located inside the lower part of the cylinder, and the upper part of the piston rod has a series of ring magnets fixed to each other with opposite poles.