ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ДВИГАТЕЛЕМ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
ALTERNATING CURRENT GENERATOR WITH IGNITION ENGINE

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам двигатель-генератор.
Известна система двигатель-генератор переменного тока [1], в которой для возбуждения ЭДС в силовых обмотках статора якорь совершает вращательное движение. В этой системе используют двигатели внутреннего сгорания [2]. Недостатком такой системы является сложность преобразования с помощью кривошипно-шатунного механизма двигателя возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение коленчатого вала, соединенного с якорем генератора.
Известен также электрический генератор переменного тока с двигателем внутреннего сгорания [3], являющийся наиболее близким к предлагаемому техническому решению, содержащий электрическую обмотку и цилиндр двигателя внутреннего сгорания, снабженный клапаном, кинематически связанным через коромысло и толкатель с распределительным валом. Электрическая обмотка расположена в корпусе двигателя соосно толкателю и в средней части толкателя закреплен ряд кольцевых магнитов, обращенных друг к другу разноименными полюсами.
Недостатком этого изобретения, принятого за прототип, является низкая надежность работы в связи со сложностью конструкции толкателя, так как толкатель движется возвратно-поступательно вместе с закрепленными на нем магнитами.
Целью изобретения является повышение надежности работы электрического генератора переменного тока с двигателем внутреннего сгорания. Указанная цель достигается тем, что толкатель выполнен из магнитного материала.
Новым в электрическом генераторе переменного тока с двигателем внутреннего сгорания является изготовление толкателя из магнитного материала и использование в качестве материала кольцевых магнитов сплава из неодим-железо-бора. Новым в электрическом генераторе переменного тока с двигателем внутреннего сгорания является также то, что длина прорезей двутавровых сердечников электрической обмотки равна длине канавок толкателя и толщине кольцевых магнитов, а толщина полок сердечников электрической обмотки равна толщине выступов толкателя; прорези кольцевых сердечников электрической обмотки у толкателя заполнены немагнитным материалом.
Электрический генератор переменного тока (ЭГПТ) с двигателем внутреннего сгорания содержит электрическую обмотку и цилиндр двигателя внутреннего сгорания, снабженный клапаном, кинематически связанным через коромысло и толкатель с распределительным валом. Электрическая обмотка расположена в корпусе двигателя соосно толкателю и содержит кольцевые магниты, обращенные друг к другу разноименными полюсами. Толкатель выполнен из магнитного материала, сердечники электрической обмотки выполнены кольцевыми двутаврового сечения, кольцевые магниты охватывают толкатель и расположены по обеим сторонам сердечников. На толкателе выполнены кольцевые канавки, заполненные немагнитным материалом.
ЭГПТ характеризуется тем, что в качестве материала кольцевых магнитов используется неодим-железо-бор.
ЭГПТ характеризуется тем, что длина прорезей двутавровых сердечников электрической обмотки равна длине канавок толкателя и толщине кольцевых магнитов, а толщина полок сердечников электрической обмотки выполняется равной толщине выступов толкателя.
ЭГПТ характеризуется тем, что прорези кольцевых сердечников электрической обмотки у толкателя заполнены немагнитным материалом.
На фиг.1 представлен поперечный разрез ЭГПТ с двигателем внутреннего сгорания. ЭГПТ содержит цилиндр 1 двигателя внутреннего сгорания, снабженный клапаном 2. Клапан 2 через коромысло 3 кинематически связан с толкателем 4. В корпусе 5 расположены коленчатый вал 6 и распределительный вал 7, связанные между собой шестернями 8. Генератор снабжен электрической обмоткой 9, расположенной в корпусе 5 соосно толкателю 4, содержащей кольцевые магниты 10, обращенные друг к другу разноименными полюсами. На фиг.2 представлена электрическая обмотка ЭГПТ.
Новым в ЭГПТ является выполнение толкателя 4 из магнитного материала. Сердечники 11 электрической обмотки выполнены кольцевыми двутаврового сечения, а кольцевые магниты 10 охватывают толкатель 4 и расположены по обеим сторонам сердечников 11 вдоль толкателя 4. На толкателе 4 выполнены кольцевые канавки 12, заполненные, например, сплавом на основе алюминия. Прорези кольцевых сердечников 11 у толкателя 4 имеют кольцевые вставки 13, выполненные из немагнитного материала.
Кольцевые сердечники 11 имеют прорези длиной «h» и полки толщиной «к». Длина кольцевых канавок 12 толкателя 4 составляет величину «H». Толщина выступов толкателя 4 равна «m». Толщина кольцевых магнитов 10 составляет величину «с». Длина прорези «h» кольцевых двутавровых сердечников 11 равна длине канавок «H» толкателя 4 и толщине «с» кольцевых магнитов 10, а толщина полок «к» кольцевых сердечников 11 соответствует толщине выступов «m» толкателя 4.
ЭГПТ работает следующим образом. После сгорания топлива в цилиндре 1 и поворота коленчатого вала 6 и распределительного вала 7 кулачок последнего перемещает вверх толкатель 4 (фиг.1). Вследствие этого перемещения магнитные потоки кольцевых магнитов 10 (фиг.2) генерируют ЭДС в электрической обмотке 9 (фиг.1), снимаемую с электрических разъемов (на фиг.1 не показаны). Генерирование ЭДС происходит в тот промежуток времени, когда выступы «m» толкателя 4 находятся вблизи полок «к» кольцевых сердечников 11 (на фиг.2 магнитные силовые линии показаны пунктиром).
При дальнейшем вращении коленчатого вала 6 и распределительного вала 7 кулачок последнего прекращает перемещать вверх толкатель 4. Вертикальное перемещение вниз толкателя 4 обеспечивается разжатием пружины клапана 2. При таком перемещении толкателя 4 магнитные потоки кольцевых магнитов 10 вновь генерируют ЭДС в электрической обмотке. Затем цикл повторяется.
Во время работы двигатель внутреннего сгорания обеспечивает не только привод генератора переменного тока, но и привод транспортного средства или механизма от коленчатого вала 6.
Использование предлагаемого технического решения способствует повышению надежности работы системы двигатель-генератор переменного электрического 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. Концепция конструирования, анализ международного опыта: учеб. пособие / Г.А. Конке, В.А. Лашко. - М.: Машиностроение, 2005. - 512 с.
3. Патент на полезную модель №115 979 от 10.05.2012 г., бюл. №13. Электрический генератор переменного тока с двигателем внутреннего сгорания. Н02К 35/02, F02N 17/08. Фокин А.Ю., Фокин Ю.И.
4. Двигатели внутреннего сгорания. В 3 кн. Кн. 2. Динамика и конструирование: учебник для вузов / В.Н. Луканин, И.В. Алексеев, М.Г. Шатров и др.; Под ред. В.Н. Луканина и М.Г. Шатрова. - М.: - Выс. шк., 2005. - 400 с.