Линейный агрегат двигательгенератор

Линейный агрегат двигательгенератор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСА--Н т. стюэ Соеетскин

Социалистических

Республик (11) . Ц.5476

К ПА1ЕНТ> (6() дополнительный к патенту

1308628/ (22) Заявлено.21.02ф69 (21) /1482192/24-7 (51) М. Кл."

Н 02 К 35/00 (23) Приоритет (32) 23.02.68 (31) 1 4 0982 т ссуда рстоенныи комитет

Совете Министров СССР по делен изобретений и открытий (33) Франция (43) Опубликовано25.05.76сБюллетень № 19 (45) Дата опубликования описания 07.06.76 (53) УДК 621.313.,17 (088,8) (72) Автор изобретения

Иностранец

Робер Пуит (Франция) (71) Заявитель (54) ЛИНЕЙНЫИ АГРЕГАТ ДВИГАТЕЛЬ вЂ” ГЕНЕРАТОР

Известные линейные агрегаты двигательгенерагор, состоящие из двигателя внутреннего сгорания и линейн -о индукторного генератора с подвижным элементом, содержащим чередущиеся ферромагнитные и немагнитные участки, имеют ограничения по мощности и частоте вследствие низкой час>тоты циклов двигателя.

В описываемом агрегате для повышения частоты генерируемого тока и получения 10 синусоидального напряжения генератор выполнен с двумя подвижными элементами, размещенными в зазоре неподвижных индукторов, имеющих попюсное деление, равное поповине алины хода. двигателя, а двига- 15 тель выполнен двухтактным четырекпоршне- . BbIM, попарно и встречно перемещающиеся . поршни которого соединены с подвижными элементами генератора, причем длина каждого из чередующихся участков кратна по- М пюсному делению индуктора, а ферромагнит ные участки каждого подвижного элемента в продопьнзм сечении имеют форму двух равнобоких трапеций, примыкающих друг к другу меньшими основаниями. В этом агре- на гате применен реостат, регулирующий ток возбуждения индукторов в конечных положениях хода двигателя, подвижная часть ко торого жестко связана с подвижными элеме«тами генератора. В этом агрегате применен также второй двигатель-генерагор, аналогичный основному и соединенный с ним коленчатым валом, шейки которого, связанные с разными двигателями, сдвинуо ты относительно друг друга на 90, а индукторы генератора смещены в осевом направлении относительно друг друга на пс лов -.ну хода двигателя.

На фиг. 1 схематически изображен опи сываемый агрегат, продольный разрез (первый вариант); на фиг. 2 - то.же, попереч ный разрез; на фиг.3 эпюры мгновенных пс ложений подвижных элементов относительно полюсов индуктора в процессе одного полного хода; на фиг. 4 - изменение магнитного потока и э.д.с. в функции положения

Х подвижных элементов относительно индуктора (тонкая пиния характеризует изменение потока при выполнении ферромагнитных участков подвижных ьчементов прямоугсаьпого

515476 сечения, а жирная - при ферромагнитных участках, сечение которых представпяет собой две равнобоких трапеции, примьгквю-

\ щие друг. к другу меньшими основаниями); на фиг. 5 схематически изображен опись - ваемый агрегат с двумя синхронизированны-

t ми двигателями, сдвинутыми на половину периода цикла, продольный и поперечный разрезы (DTopok вариант); на фиг. 6 - диаграмма изменения скоростей подвижных элементов одцог о (сплошная линия) и дру-: гого (пункт.<рная линия) генераторов; на фиг. 7 - пространственное изображение подвижного элемента генератора.

Согласно первому варианту конструкции, 1 изображенному ня фиг. 1 и 2, двигатель агрегата - двухтяктный и четырехпо шне"вой. Этот двигатель имеет на Одной и той же продольной оси два цилиндра 1 и 2. В цилиндре 1 установлены по скользящей посадке два рабочих пор пня 3 н 4, перемещающиеся в противоположных направлениях, В цилиндре 2 установлены по скользящей посадке два других поршня 5 и 6, также перемещающиеся в нротивопапожных направлениях. Внутренние поршни 4 и 5 жестко соединены между собой с помощью стержня

7, имеющего поперечную перемычку R.ÁHelUние поршни 3 и 6 также жестко соединены между собой с помощью стержней 9 (нв чертеже показаны частично), проходящих эа пределами чертежа параллельно оси укаэанных ципиндров, причем эти стержни закреплены в перекладинах 10, состввлющих одно целое с продолжением указанных внешних поршней.

Внутренняя подвижна. . часть двигателя (поршни 4, 5) сцеплена с первым подвижным магнитным элементом 11 посредствогй перемычки 8, стержня 12, стержня 9 и кронштейнов 13. Стержень 12 установлен в направляющей 14. Внешняя подвижная часть двигателя (поршни 3, 6) сцеплена со вторым подвижным магнитным элементом 15 посредством перекладин 10, стержней Ъ и кронштейнов 16. Стержни 9 установпены в направляющей 17.

Синхронизатор связывает между собой обя подвижнь.х магнитных элемента 11 и

15 и, следовательно, оба рабочих элемента так, что их противоположно направлен- ные движения являются сопряженными. Он содержит двя шатуна 18 и 19, шарнирно соединенные ня двух диаметрально рас о-: ложенных шейках 20 и 21 коленчатого вала 22, установленного в подшипниках и соединенного с маховиком 23. Поршневая гогговкя шатуна 18 надета I ось, установленную ня внешней перекладине 10, а Ilop1 шневвя головка шатуна 19 установпен»

,так, что она вращается вокруг концевой

t ..оси. стержня 12.

Генератор переменного тока содержит неподвижные индукторы 24, расположенные по линиям в одной продольной осевой плос1 .,кости УУ симметрично с двух сторон от корпуса двигателя. Число индукторов, расположенных на одной линии, может быть

I произвольным (на фиг. 1 показаны три иь1® дуктора). Аналогично во второй осевой плос кости 2, перпендикулярной 33, рас1 l положены две другие линии индукторов так, чтобы индукторы были попарно симметричны.

Все укаэанные индукторы возбуждаются

IS одновременно обмотками возбуждения 25.

На каждом индукторе расположена также рабочая обмотка 26, уложенная в пазу, делящем индуктор нв два участка (полюса) с, г! (фиг. 1 и 2).

Яо Ток наводится в обмотках 26 при изменении магнитного сопротивпения, возникающего при возвратно;-поступательных движениях, сопряженных в противофазе и осущеотвляемых подвижными эпементами 1 1 и

Я 15, устяновпенными друг против друга в воздушном зазоре индукторов 24. Аналогично приводятся в движение от двигателя подвижные элементы 11 н 15 других индукторов.

® Каждый из магнитных подвижных элементов 11 «15 (см. фиг. 7) выполнен в виде рамки 27 с высоким сопротивлением, внутри которой на равных расстояниях расположены ферромагнитные пластины 28, отделен® ные друг от друга немагнитными участками (прорезями). Перемещение рамок 27 в воздушном зазоре соответствующих инцукторов создает изменение магнитного потока, вызывающее,наведение переменных токов. Е На фиг. 3 показаны девять положений. подвижных ° эпементов 1 1 и 15; занимаемых ими при совместных противоположно направленных перемещениях, соответственно обозначенных стрелками А и Б,причем эти деф3 вять положений от 00 до 09 соответствуют девяти равным частям, на которые разбита длина полного хода указанных элементов.

Учитывая, что магнитная проницаемость ферромагнитного участка примерно в 400

SS раз больше магнитной проницаемости возду- ха, можно подсчитать мгновенное ма. нитное сопротивление в каждом из участков с, tf индуктора, которое практически зависит от поверхности наложения ферромагнитных учаоN тков элементов 11 и 15.

Таким образом, для определения. величины магнитного со..ротивления достаточно знать для каждого попожения общую поверхность напротив полюсов с и г! ферромвгнит

46 ного участка цемента 11, изображенного не..рерывной линией, и аналогичн01 0 учас1 а элемента 15, изображенного пунктирной линией (см. фиг. 3) . Глубина f паза равна его ширине, высота индуктора — 2 11. + B где — высота каждого из двух 10люсных наконечников полного индуктора, а длина хода возвратно-поступательного движения, совершаемого подвижными элементами, равна С

Э

Если три параметра 1, k, e связаны между собой соотношением L = 3 (,4 + С ) то, если прорези элементов 11 и 15 имеют прямоугольную форму (см. фиг. 3), изменение магнитного потока в полюсе С )б изображается ломаной линией А В С.п при йеремещении, равном рабочему ходу

1: и изменение потока в полюсе d изображается той же ломаной линией, но смещенной по фазе на половину хода 1. /2 (см, о фиг. 4).

Полное изменение магнитного потока в обоих полюсах индуктора показано ломаной линией А В С 3 А за период 2%, соотьетствующий L/2 {см. фиг. 4). В этих условиях для каждого хода I получают два периода переменного тока. Следовательно, частота генератора переменного тока, соответствующего фиг. 1, а четыре раза больше частоты цикпа (движение вперед и на-;р зад) двигателя.

Согласно предлагаемому изобретению (в применении к его первому варианту, .см. фиг. 1 и 4б) синусоидальную форму кривой магнитного потока получают, если

;прорезям элементов 11 и 15 придают фор:му, отличающуюся ох прямоугольной. В . соответствии с вариантом конструкции, изображенной на фиг. 3 и 4, за счет уменьшения поверхности ферромагнитных нластин

28 увеличивают поверхность прорезей, сохраняя одинаковой по крачм длину ферромагнитных и немагнитных участков, ):1авную полюсному делению индуктера(П + Ñ) .

Длч это" о прорезям придают удлиненную шестиугольную форму в аиде буквы (см. фиг. 3 б}, симметричной относительно поперечных краев прорези, вклинивающихся в ферромагнитные пластины 28. Угол наклона T этих краев (см. фиг. 36) выбирают в пределах 15 и ЗО, предпочтительно

22

В рассмотренном примере (см. фиг. Зб, о угол 0С 22 ) кривая потока отклоняется

0r ломаной линии АВС,1 А и принимает . И синусоидальную форму Ф, ф1 (см. (fAII . 4p) большая часть точек которой лежит на теФ юа . оретической синусоиде Ф= — ф (1 + СО& Х) и только некоторые точки (менее 1 о) отклоня Отся от нее. = ophIà кривой потока . 10жет 1Ivt ть стPО1 О си115 (011 1, .Iь! Pjю фОPмУ >11висимссти от сопряженны х и: ромен,ени Й при сообщен1и .; .: р..111ым hp lR прорезей м:-1лой кривизкы.

Так же, как и в предыдущем случае, когда каждая из кривых Ф (на участке С )

1 и Ф (на участке d ) имела период, равкый

1, результирую1цая кривая (Ф + Ф ) имеет период, равный †„ . Следовательно,час

1. тота генератора переменного тока в четыре раза боль е частоты цикла двигателя (движение назад и вперед).

Жектродвим./1цая си а Е, возникаю1цая в обмотке 6 (co сдвигом по фазе на — по 7

fr а отношению к маг1штном: потоку Ф + Ф- ), имеет также синусОидальпу10 форму с периГ. одом, равным — „, в зависимости от иереме1це1шя заслонок и частоту, равную четырем частотам ц11КЛа двигателя, если (K0K предусглотрено) двигатель имеет двухтактный

1т1,1КЛ

После прохождения мертвой точки двигателя изменению направления движения элементов 11 и 15 соответс.гвует изменение направления индуцированного переменного тока, который, пргходя через те же по абC0JII0TH0H BBJIIi IIIEIG GI-. QH6.: lB B тех Ке 0THÎ сительнь1х положениях подвижных элементов, сообщает этому индуцированному спнусо-, идальному току тот же характер, что и у многополюсного вращающегося генератора.

Если изменеьп1е се ения магнптопровода имеет синусопдальную форму- в зав11спмости от переме:цений Х, то изменения маг1ттпого IIoroza» электродвижущей силы»е имею скнусоидсзчьн011 формы зависимости ÎT времени иэ-за измене;-шя линейной скорости подвижных элементов в положе1п1ях, близких к мертвым точкам.

Для устранения этого магнитному пОто:ку и электродвижущей силе обеспечивают синусоидаль1 ую форму.. изменяя величн11у тока в обмотках возбуждения 25 обратно пропорционально линейной скорости, что обеспечивается питанием Обмоток возбуждения

l25 через корректирующее устройство. ЭТО устрОЙстВО может быть вь:полнен0 pvTBM paOпределения и соотвотствую1цегo выбора пс верхности коллекторных шпн генератора возбуждения. Устройство может быть вьп1олнено также с пoh10u;I 10 реостата, ползун которого соединен с э;1емонтами 11 11 15 и псремещается по двум неподвижнь 1 1роволоччым резисторам на участках с длиной, ран ной четверти ода, близких к мертвым точкам. Шаг витков этих,1езисторов — переменцый для коррекции 11зменения скорости хода на этих участ:-;-:..

HB фиг, 5 и:=-Обри;кен;11грогат дв11гATE,".ü. еператор (второй 1ариант).

При таком варианте выполнения агрега- . та не производится никаких воздействий на ток в обмотках возбуждения 25 для обеспе-, чения синусоидально4 формы тока Иля этого используют двухтактный четырехпоршневой двигатель, линейная скорость подвижных элементов которого остается постоянной на средней половине хода (участок Й1 кривой фиг. 6), Эта скорость значительно изменяется в двух крайних четвертях хода, примыкающих к мертвым точкам.

В соответствии со вторым вариантом предлагаемого изобретения два двигателя

29 и 30 соединены параллельно и с помощью синхронизатора смещены по фазе на половину хода — (см. фиг. 5а). В этом

Т»

2 случае в качестве синхронизатора используется коленчатый вал, который состоит иэ четырех шеек: с одной стороны шеек 31 и 32 соединенных с помощью шатунов 3 3 и 34 с внешним н внутренним подвижными элемента"ми двигателя 29 и, следовательно, с подвижны; ми элементами 35 и 36 генеРатоРа, а с дРУгой стороны шеек 37 и 38,. соединенных с помощью шатунов 39 и 40 с внешним и внутренним под- вижными элементами двигателя 30 и, следовательно, с элементами 41 и 42 второго генератора,, причем шейки 31 и 32 распс ложены на коленчатом валу в диаметрально противоположных точках и сдвинуты на

90 относительно шеек 37 и 38, также диаметрально противоположных между собой. С каждой стороны двигателя (см, фиг.

5 3 ) расположен ряд неподвижных индукторов 24, снабженных обмотками возбуждения 25 и рабочими обмотками 26.

Так как оба двигателя смещены по фазе ца половину хода, счи" ают, что подвижные магнитные элементы 1меют постоянную скорость на длине полного хода L (см, фиг, 6), так как один из подвижных элементов, приводимых в движение от одного двигателя, может работать только на лпнейнол1 участке C3 Lg хода, а другой подвижный элемент, приводимый в движение другим

Я 0 двигателем, может работать только на дополнительном участке kt,é указанного хода.

Формула изобретения

1. Линейный агрегат двигательгенератор, состоящий иэ двигателя внутреннего сгорания и линейного индукторного генера® тора с подвижным элементом, содержащим чередующиеся ферромагнитные и немагнитные участки, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения частоты генерируемого тока и получения синусоидальl5 ного напряжения, генератор выполнен с двумя подвижными элементами, размещенными в зазоре неподвижных индукторов, имеющих голюсное деление, равное половине длины хода двигателя, а двигатель выЖ полнен двухтактным четырехпоршневым, попарно и встречно перемещающиеся поршни которого соединены с подвижными элементами генератора, имеющими длину каждого из чередующихся участков, кратную полюсному делению индуктора, причем ферромагнитные участки каждого подвижного элемента в продольном сечении имеют форму двух равнобоких трапеций, примыкающих

apyr к другу меньшими основаниями.

ЗО 2, Агрегат поп. 1, отличаю шийся тем, что он снабжен реостатом, регулирующим ток возбуждения индукторов в конечных положениях хода двигателя, подвижная часть которого жестко связана с

35 подвижным элементом генератора.

3. Агрегатпо и. 1, отличаю— щ и. и с я тем, что он снабжен вторым двигатель-генератором, ана; огичным основному и -соединенный с ним коленчатым ва @ лом, шейки которого, связанные с разными двигателями, сдвинуты относительно друг друга на 90,а индукторы гейераторов смещеиы в осевом направлении относительно друг друга на половину- хода двигателя. 515476 г7 гв:

Фиг.E

Составитель Р. Горник редактор 1 Загребельная Техред /М. Л щович Корректор A. Гусева

Заказ 1496/104 Тираж 882 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r, Ужгород, ул. Проектная, 4