УСТРОЙСТВО МАГНИТНОГО АМОРТИЗАТОРА-ГЕНЕРАТОРА

Полезная модель на изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности, к автомобильной подвеске.
Известно устройство подвески [1], в которой для реализации плавности хода применяют свечу Мак-Ферсона, даже при движении автотранспортного средства по достаточно качественному дорожному покрытию часть энергии топлива переводится в тепловую энергию при работе амортизатора и рассеивается в окружающую среду, что является очевидным недостатком устройства.
Известны устройства автомобильной подвески [2, 3], в которых для реализации плавности хода применяют магнитный амортизатор, содержащий корпус, шток и два ряда постоянных магнитов, установленный на штоке и состоящий из двух половин поршень с каналами, соединяющими верхнюю и нижнюю части гидравлической полости, между половинками которого размещены выполненная в виде короткозамкнутого витка обмотка электромагнита, его подпружиненный сердечник, изготовленный в средней части в форме двухсторонней зубчатой рейки, находящейся в зацеплении с двумя шестернями и соединенной посредством их с кольцевыми секторами, снабженными дросселирующими отверстиями и предназначенными для изменения пропускной способности каналов поршня, а два ряда постоянных магнитов размещены на наружной поверхности корпуса и обращены друг к другу разноименными полюсами. Недостатком устройств является неэффективный способ преобразования энергии колебаний в электроэнергию.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является устройство [4] которое состоит из двух трубок, причем тонкая магнитная трубка скользит внутри большей полой трубки-катушки, большая трубка - это медная катушка, намотанная вокруг пластиковой трубки из полиформальдегида, то тонкая трубка сделана из магнитных колечек, разделенных магнитопроницаемыми прокладками. Недостатком данного устройства является отсутствие электрической схемы энергоэффективного преобразования ЭДС индукции возникающей в медной катушке, намотанной вокруг пластиковой трубки в напряжение уровня, пригодного для заряда аккумуляторной батареи.
Технический результат направлен на снижение энергопотребления и повышение надежности устройства, а также преобразования ЭДС индукции возникающей в медной катушке, намотанной вокруг пластиковой трубки в напряжение уровня, пригодного для заряда аккумуляторной батареи.
Технический результат достигается тем, что в устройство амортизатора-генератора, содержащее две трубки, причем тонкая магнитная трубка, сделанная из магнитных колечек, разделенных магнитопроницаемыми прокладками, скользит внутри большей полой трубки-катушки, представляющей собой медную катушку, намотанную вокруг пластиковой трубки, дополнительно введены диодный мост, первый конденсатор, термокомпенсированный источник опорного напряжения, делитель напряжения, компаратор, усилитель на биполярном транзисторе, мощный силовой ключ, выполненный на полевом транзисторе, катушка индуктивности, второй конденсатор, первый и второй диоды, причем входы переменного напряжения диодного моста подключены к выводам медной катушки, плюс диодного моста связан с первым выводом первого конденсатора, плюсом питания усилителя на биполярном транзисторе и истоком мощного силового ключа сток которого соединен с катодом второго диода и через катушку индуктивности связан с первым выводом второго конденсатора и анодом первого диода, катод которого соединен с плюсовой шиной бортовой сети, которая соединена с первым выводом делителя напряжения, плюсовыми выводами питания компаратора и термокомпенсированного источника опорного напряжения, выход которого связан с неинвертирующим входом компаратора, инветирующий вход компаратора соединен с выходом делителя напряжения, а его выход связан с входом усилителя на биполярном транзисторе, а его выход - с входом управления мощного силового ключа, минусовая шина питания бортовой сети соединена с минусовым выводом диодного моста, вторыми выводами первого и второго конденсаторов, минусом питания термокомпенсированного источника опорного напряжения, компаратора, делителя напряжения и усилителя на биполярном транзисторе, а также анодом второго диода.
Отличительными от прототипа признаками является то, что в устройство дополнительно введены диодный мост, первый конденсатор, термокомпенсированный источник опорного напряжения, делитель напряжения, компаратор, усилитель на биполярном транзисторе, мощный силовой ключ, выполненный на полевом транзисторе, катушка индуктивности, второй конденсатор, первый и второй диоды, а также наличие новых связей между вновь введенными и ранее применявшимися узлами системы.
Сопоставительный анализ характеристик заявляемого устройства и имеющихся технических решений показывает, что заявляемое устройство обладает рядом существенных преимуществ: сниженным энергопотреблением и повышенной надежностью устройства, а также энергоэффективным преобразованием ЭДС индукции возникающей в медной катушке, намотанной вокруг пластиковой трубки в напряжение уровня, пригодного для заряда аккумуляторной батареи.
На рисунке представлена функциональная электрическая схема предлагаемого устройства.
Устройство амортизатора-генератора содержит две трубки, причем тонкая магнитная трубка, сделанная из магнитных колечек, разделенных магнитопроницаемыми прокладками, скользит внутри большей полой трубки-катушки 1, представляющей собой медную катушку, намотанную вокруг пластиковой трубки, при этом в устройство дополнительно введены диодный мост 2, первый конденсатор 4, термокомпенсированный источник 3 опорного напряжения, делитель 6 напряжения, компаратор 7, усилитель 11 на биполярном транзисторе, мощный силовой ключ 12, выполненный на полевом транзисторе, катушка 10 индуктивности, второй конденсатор 5, первый 8 и второй 9 диоды, причем входы переменного напряжения диодного моста 2 подключены к выводам медной катушки 1, плюс диодного моста 2 связан с первым выводом первого конденсатора 4, плюсом питания усилителя 11 на биполярном транзисторе и истоком мощного силового ключа 12, сток которого соединен с катодом второго диода 9 и, через катушку 10 индуктивности связан с первым выводом второго конденсатора 5 и анодом первого диода 8, катод которого соединен с плюсовой шиной бортовой сети, которая соединена с первым выводом делителя 6 напряжения, плюсовыми выводами питания компаратора 7 и термокомпенсированного источника 3 опорного напряжения, выход которого связан с неинвертирующим входом компаратора 7, инветирующий вход компаратора 7 соединен с выходом делителя 6 напряжения, а его выход связан с входом усилителя 11 на биполярном транзисторе, а его выход - с входом управления мощного силового ключа 12, минусовая шина питания бортовой сети соединена с минусовым выводом диодного моста 2, вторыми выводами первого 4 и второго 5 конденсаторов, минусом питания термокомпенсированного источника 3 опорного напряжения, компаратора 7, делителя 6 напряжения и усилителя 11 на биполярном транзисторе, а также анодом второго диода 9.
Устройство работает следующим образом.
При движении автомобиля поршень амортизатора перемещает внутреннюю трубку относительно внешней полой трубки-катушки 1, при этом в обмотке наводится ЭДС индукции, которая выпрямляется мостом 2 и полученное напряжение фильтруется первым конденсатором 4. С помощью делителя 6 напряжения напряжение бортовой сети сравнивается с необходимым уровнем, который задается термокомпенсированным источником 3 опорного напряжения, в качестве которого может быть использован, например, источник по схеме [5], что компенсирует температурную зависимость ЭДС аккумуляторной батареи. Сравнение производится с помощью компаратора 7, выходной сигнал которого закрывает усилитель 11 на биполярном транзисторе при пониженном напряжении бортовой сети. При этом открывается мощный силовой ключ 12, выполненный на р-канальном полевом транзисторе и подзаряжается фильтрующий второй конденсатор 5 через катушку 10 индуктивности, от которого и происходит через первый диод 8 подзарядка аккумуляторной батареи. Второй диод 9 замыкает ток катушки 10 индуктивности после закрывания мощного силового ключа 12, что предотвращает его пробой ЭДС самоиндукции, возникающей при прерывании тока в катушке 10 индуктивности. В результате подобного построения схемы исключен перезаряд аккумуляторной батареи автомобиля, что положительно влияет нВ ее срок службы.
Рекуперативные тормозные системы популярны, они сохраняют энергию, которая теряется при торможении. Другой способ восстановления энергии, это рекуперативная подвесная система. Новая технология позволяет постоянно восстанавливать потери вибрационной энергии автомобиля, которая происходит из-за неровностей дороги, при торможениях и ускорениях. Подобные системы сейчас активно разрабатываются и позволяют экономить 2-10% топлива, на хороших, качественных дорогах, а на плохих - существенно больше, они работают, поглощая кинетическую энергию вибрации между колесом и подрессоренной массой и превращая эту энергию в электроэнергию.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:
1. Вахламов В.К. Автомобили: Конструкция и эксплуатационные свойства: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений. / В.К. Вахламов. - М.: Издательский центр «Академия», 2009. - 480 с.
2. Григорчук B.C. Магнитный амортизатор. Патент РФ 2298118. МПК F16F 6/00, 27.04.2007.
3. Цыганов А.В., Гусев Е.П., Ковалев В.В. Магнитный амортизатор. Патент РФ 2286491 МПК F16F 6/00, F16F 9/34, 27.10.2006.
4. http://www.physorg.com
5. Гармаш Ю.В., Шевченко Н.П., Титов Е.И., Кесов Ю.А. Устройство для заряда батарей аккумуляторов. Патент РФ RU №2127938, 1999.
Рекуперативные тормозные системы стали очень популярны, они сохраняют энергию, которая теряется при торможении. Другой способ восстановления энергии, который сейчас находится на стадии исследований, это рекуперативная подвесная система. Новая технология позволяет постоянно восстанавливать потери вибрационной энергии автомобиля, которая происходит из-за неровностей дороги, при торможениях и ускорениях. Подобные системы сейчас активно разрабатываются и позволяют экономить 2-10% топлива, на хороших, качественных дорогах, а на плохих - существенно больше. Подобные устройства работают, поглощая кинетическую энергию вибрации между колесом и подрессоренной массой и превращая эту энергию в электроэнергию.