ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Полезную модель 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 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.
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].
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.
Технический результат данной полезной модели является повышение ресурса работы генератора.
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.
На фиг.1 представлена конструктивная схема предлагаемого электрического генератора при расположении поршня в верхней мертвой точке (ВМТ), на фиг.2 - вид на генератор снизу.
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.
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.
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.
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.
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).
Список литературы
1. Аткинс Б. Оъщая 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.Конке, В.А.Лошко. - М.: Машиностроение, 2005. 512 с.
7
3. Электрический генератор переменного тока: пат. 2046966 РФ: МПК НО2К 35/02 / Р.К.Памфилов - завл. 29.11.1989; опубл. 27.10.1995.
7
4. Двухвальный кривошипно-шатунный механизм: пат. 2349813 РФ: МПК F16H 21/18, F02B 75/32/ П.И.Загуменнов - заявл. 05.10.2007; опубл. 20.03.2009.