ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С АКСИАЛЬНО-ПОРШНЕВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ
ALTERNATING CURRENT GENERATOR WITH AXIAL-PISTON ENGINE

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам двигатель-генератор, и может быть использовано при проектировании и производстве источников переменного тока.
Известна система двигатель-генератор переменного тока [1], в которой для возбуждения ДВС в силовых обмотках стартера якорь совершает вращательное движения. 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 двигателей 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 немагнитного материала и снабженный клапанами, свечами и электрическими обмотками, а также свободно размещенный в цилиндре поршень в виде постоянного магнита [3].
Недостатком этого генератора, принятого за прототип, является отсутствие уплотнений поршня и низкая износостойкость выполненного из немагнитного материала цилиндра, что ухудшает работу поршня и цилиндра и снижает срок службы агрегата.
Задачей изобретения является повышение надежности работы генератора.
Указанная задача достигается тем, что электрический генератор переменного тока с аксиально-поршневым двигателем, содержащий снабженные электрическими обмотками цилиндропоршневые группы, расположенные в роторе, поршни которых опираются штоками на профилированную шайбу, при этом в каждой цилиндропоршневой группе поршни движутся навстречу друг другу, отличающийся тем, что электрические обмотки располагаются внутри каждого цилиндра по его краям, а на штоках поршней закреплен ряд кольцевых магнитов, обращенных друг к другу разноименными полюсами.
На чертеже представлен продольный разрез предлагаемого электрического генератора с аксиально-поршневым двигателем. Генератор содержит револьверный ротор с цилиндрами 1, в которых попарно установлены поршни 2, опирающиеся штоками 3 на направляющие шайбы 4. Направляющие шайбы 4 закреплены на валу 5, опирающемся на подшипники 6. Вал 5 кинематически связан через маховик 7 с механизмами газораспределения, наддува, впрыска топлива (на чертеже не показаны).
Передача крутящего момента вала 5 осуществляется движением штоков 3 поршней 2 по профилированной поверхности направляющих шайб 4. Электрические обмотки 8 расположены по краям внутренней части цилиндров 1. На штоках 3 закреплен ряд кольцевых магнитов 9, обращенных друг к другу разноименными полюсами.
Генератор работает следующим образом. При положении поршней в верхней мертвой точке (ВМТ) (верхняя часть чертежа) в цилиндре 1 начинается сгорание топлива и поршни 2 со штоками 3 начинают движение друг от друга под действием давления газов к нижней мертвой точке (НМТ) (нижняя часть чертежа). Вследствие этого перемещения магнитные потоки кольцевых магнитов 9 генерируют ЭДС в электрических обмотках 8, снимаемую с электрических разъемов (на чертеже не показаны). Давление поршней 2 со штоками 3 на направляющую шайбу 4 поворачивает вал 5 с маховиком 7, связанным с механизмом газораспределения. Благодаря этому в НМТ отработавшие газы удаляются из цилиндров 1 и в них поступает свежий заряд воздуха. При движении поршней 2 навстречу друг другу от НМТ к ВМТ магнитные потоки кольцевых магнитов 9 вновь генерируют ЭДС в электрических обмотках 8. Затем цикл повторяется.
Во время работы двигатель внутреннего сгорания может обеспечить не только привод генератора, но и привод какого-то механизма или транспортного средства.
Предлагаемое техническое решение предназначено для использования при проектировании и производстве источников переменного электрического тока.
Использование предлагаемого технического решения способствует повышению надежности работы системы двигатель-генератор переменного тока.
Литература
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 генератор переменного тока: пат. №2046 966 Рос. Федерация. №4801 644/06; заявл. 29.11.19889; опубл. 27.10.1995.