Линейный агрегат двигательгенератор

.6 осударстоенныи комитетСовета Министров СССРпо делан изобретенийи открытий 31) 14098 33) Франция) Опубликовано 25.05,76;Б л 313, 88.8) 5) Дата опубликования описания 2) Автор изобретени ностранецРобер Пуит Франция)(71) Заявнтел 4) ЛИНЕЙНЫИ АГРЕГАТ ДВИГАТЕЛЬ - ГЕНЕРАТ язана с подвижными(Ъв ри го жес тентами генетенен также этом агрегат гатель-генерв тора.орой довнз. ым в рвжеп опи разрез (пе тора (тонкая потока при в Известные линейные агрегаты двигательгенерачор, состоящие из двигателя внутреннего сгорания и линейного индукторногогенератора с подвижным элементом, содержащим чередущиеся ферромагнитные и немагнитные участки, имеют ограничения помощности и частоте вследствие низкой чаототы циклов двигателя.В описываемом агрегате для повышениячастоты генерируемого тока и получениясинусоидвльного напряжения генератор выполнен с двумя подвижными элементами,размещенными в зазоре неподвижных индук торов, имеющих попюсное деление, равноепоповине алины хода. двигателя, а двигатель выполнен двухтактным четырекпоршневым, попарно и встречно перемещающиеся поршни которого соединены с подвижными элементами генератора, причем длина каждого из чередующихся участков кратна попюсному делению индуктора, а ферромагнит ные участки каждого подвижного эпелтента в продопьн.:м сечении имеют форму двух равнобоких трапеций, примыкающих друг к другу меньшими основаниями. В этом огрегате применен реостат, регулирующий токвозбуждения индукторов в конечных положениях хода двигателя, подвижная часть коаналогичный осн му и соединенный с ним копенчат алом, шейки которогот связанные с разными двигателями, сдвинуо 10 ты относительно друг друга на 90, а индукторы генератора смещены в осевом наВправлении относительно друг друга на пэловпну хода двигателя.На фиг. 1 схематически изоб1 В сываемый агрегат, продольный Рвый вариант); на фиг. 2 - то же, попереч ный разрез; нв фиг. 3 - эпюры мгновенных псьложений подвижных элементов относительно полюсов индуктора в процессе одного 20 полного хода; на фиг. 4 - изменение магнитного потока и э.д.с. в функции положения Х подвижных эпелиентов относительно индукпиния характеризует изменение ыпачнении ферромагнитных учас .нб тков подвижных ьчементов прямоус мьпого515476 г 7 гв Фий 7 Составитель 3. Горникная Техред "М,. Йщович Корре сева Редант раж 8 1496/104ЦНИИПИ Гос Зак ПП фПатент, гУжгород, ул. Прцектная,ударственного к по делам иэо 113035, Москва, Ж2 Подписное итета Совета Министровретений и открытий аушская наб., д. 4/5сечения, а жирная - при ферромагнитныхучастках, сечение которых представляетсобой две равнобоких трапеции, примыкаю-щие друг. к другу меньшими основаниями);на фиг. 5 схематически изображен описьв-,ваемый агрегат с двумя синхронизированны-ми двигателями, сдвинутыми на половинупериода цикла, продольный и поперечныйразрезы (оторой вариант); на фиг. 6 - диаграмма изменения скоростей подвижныхэлементов одно о (сплошная линия) и дру-.гого (пункт.рная линия) генераторов; нафиг. 7 - пространственное изображениеподвижного элемента генератора.Согласно первому варианту конструкцииизображенному ня фиг. 1 и 2, двигательы рогата - двухтяктный и четырехпорщневой. Этот двигатель имеет на одной и тойже продольной оси два цилиндра 1 и 2. Вцилиндре 1 установлены по скользящейпосадке два рабочих поршня 3 н 4, перемещающиеся в противоположных направлениях,В цилиндре 2 установлены по скользящейпосадке два других поршня 5 и 6, такжеперемещающиеся в противоположных направлениях. Внутренние поршни 4 и 5 жесткосоединены между собой с помощью стержня7, имеющего поперечную перемычку Я.Внешние поршни 3 и 6 также жестко соединенымежду собой с помощью стержней 9 ( начертеже показаны частично), проходящихэа пределами чертежа параллельно оси укаэанных цилиндров, причем эти стержни закреплены в перекладинах 10, составлющиходно целое с продолжением указанных внешних поршней,Внутренняя подвижна часть двигателя(поршни 4, 5) сцеплена с первым подвижным магнитным элементом 11 посредствой 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 установлены в направляющей 17.Синхронизатор связывает между собойобя 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 расположенных шейках 20 и 21 копенчатого вала 22, установленного в подшипниках и соединенного с маховиком 23. Поршневая головка шатуна 18 надетач ось, установленную ня внешней перекладине 10, а поршневая головка шатуна 19 установленатак, что она вращается вокруг концевой.оси. стержня 12.Генератор переменного тока содержитнеподвижные индукторы 24, расположенныепо линиям в одной продольной осевой плос 1.,кости УУ симметрично с двух сторон откорпуса двигателя. Число индукторов, расположенных на одной линии, может бытьпроизвольным (на фиг. 1 показаны три ие 1 дуктора). Аналогично во второй осевой плоскости Е 3, перпендикулярной Л, рас 1 (положены две другие линии индукторов так,чтобы индукторь были попарно симметричны.Все укаэанные индукторы возбуждаютсяЬ одновременно обмотками возбуждения 25.На каждом индукторе расположена такжерабочая обмотка 26, уложенная в пазу,делящем индуктор на два участка (полюса)с,ц (фиг. 1 и 2),ЯО Ток наводится в обмотках 26 при изменении магнитного сопротивления, возникающего при возвратно;-поступательных движениях, сопряженных в противофазе и осуществляемых подвижными элементами 11 и15, установленными друг против друга ввоздушном зазоре индукторов 24. Аналогично приводятся в движение от двигателя подвижные элементы 11 и 15 других индукторов.ЭО Каждый из магнитных подвижных элементов 11 я 15 (см. фиг. 7) выполнен в видерамки 27 с высоким сопротивлением, внутри которой на равных расстояниях расположены ферромагнитные пластины 28, отделенЭЭ ные друг от друга немагнитными участками(прорезями). Перемещение рамок 27 ввоздушном зазоре соответствующих инцукторов создает изменение магнитного потока,вызйвяющее, наведение переменныхр На фиг, 3 показаны девять положенийподвижных элементов 11 и 15; занимаемыхими при совместных противоположно направленных перемещениях, соответственно обозначенных стрелками А и Б,причем эти де 4 Э вять положений от 00 до 09 соответствуютдевяти равным частям, на которые разбитадлина полного хода указанных элементов.Учитывая, что магнитная проницаемостьферромагнитного участка примерно в 400ЭЭ раз больше магнитной проницаемости возду-ха, можно подсчитать мгновенное ма. нитноесопротивление в каждом из участков с, циндуктора, которое практически зависит отповерхности наложения ферромагнитных учаоЭб тков элементов 11 и 15.Таким образом, для определения. величины магнитного соротивления достаточнознать для каждого положения общую поверхность напротив полюсов с и Е ферромагнитЭЭ ного участка элемента 11, изображенногонерерывной линией, ц агга:гог ггчггог О участла элемента 15, изображенного цуцктцрцой линией (см. фиг. 3). Глубинапаза равна его ширине, высота игщуктора - 2 И. + 2, где 1 п - высота каждого из двух чолюсных наконечников полного ицдуктора, а длина хода возвратно-поступательного движения, совершаемого подвижными элементами,равна СЭЕсли три параметра , Ъ, е связаны между собой соотношением 1 = 3 (,ч + С ) то, если прорези элементов 11 и 15 илгеют прямоугольную форлгу (см. фиг. 3), изменение магнитного потока в полюсе С изображается ломаной линией А В С,Ц при йеремещении, равном рабочему ходу 1,г: и изменение потока в полюсе 6 изображается той же ломакой линией, но смещенной по фазе на половину хода г, /2 (см, фиг. 4).Полное изменение магнитного потока в обоих полюсах индуктора показано ломаной линией А В С 3 А за период 2 % , соотьетствующий .(,/2 (см. фиг. 4), В этих условиях для каждого ходаполучают два периода переменного тока, Следовательно, частота генератора переменного тока, соответствуюгцего фиг, 1, в четыре раза больше частоты пикса (движение вперед и на- д зад) двигателя.Согласно предлагаемому изобретению (в применении к его первому варианту, .см. фиг. 1 и 4 б) синусоидальную форму кривой магнитного потока получают, если ;прорезям элементов 11 и 15 придают фор:му, отличающуюся ох прямоугольной. В . соответствиис вариантом конструкции, изображенной на фиг. 3 и 4, за счет уменьшения поверхности ферромагнитных цластин 4 г 28 увеличивают поверхность прорезей, сохраняя одинаковой по крачм длину ферромагнитных и немагнятных участков, ):гавную полюсному делению индуктера(И + Е),Для это"о прорезям придают удлиненную шестиугольную форму в виде буквы 7 (см, фиг. 3 б), симметричной относительно поперечных краев прорези, аклгинивающихся в ферромагнитные пластины 28, Угол наклона Т этих краев (см. фиг, Зб) выбира- "ф. ют в пределах 15 и 30 , предпочтительно 22В рассмотренном примере (см. фиг. Зб,оугол ггС 22 ) коивая потока отклоняется от ломаной линии АВС г А и принимает Гсинусоидальную форму Ф, фг (см. фиг. 4 в), большая часть точек которой лежит ца теоретической синусоиде Ф= - ф(1 + СОЬХ) и только некоторые точки (менее 1 оо) отклоняготся от нее. ".орма кривой потока. гйжет иметь строгО сину сонг,.льгуго форму;ъъвисцмсстц Отсопряжецных ц ремецгений црисообщен гц г;Оп речцьгм кроялг прорезей лг:лойг крггвцзцы,Так же, как и в предыдущем случае,когда каждая цз кривых Ф (на участке С )и Ф (ца участке 0 ) имела период, равныйг результиругогцая кривая (Ф + Ф ) имеет период, равный - , Следовательно, час1,тота генератора переменного тока в четыресаза болы. е частоты цикла двигателя (двцжение назад ц вперед).Жектродвигг,угггая сгг га Е, вознцкаюгцаяв обмотке 6 (со сдвигом по фазе на - поО ггаотношению к лгаггштнолгу потоку Ф + Ф-),имеет также сицусоидальцуго форму с периодом, равным в, в зависимости от церемегцегшя заслонок и частоту, равную четырем частотам цггкла двгггателя, если (какпредусглотрено) двигатель имеет двухтактныйг т гггогПосле прохождения мертвой точки двигателя изменению ггаправ;генггя двггжеггггя элементов 11 и 15 соответствует изменениенаправления индуцированного переменноготока, который,пргходя через те же по абсолютной велггчггне зг.аче.: гя в тех же Отцосительных положениях подвижных элелгентсв,сообщает этому цндуццрованному сцнусо-,идальному току тот же характер, что ц у.многополюсного вращающегося генератора.Если цзменецце се.ецця магццтопроводаимеет синусоцдальную форму в завггсгглгостиот переме:ценцй Х, то цз:,.ененця маггттцого потока ц электродвцжугцей силы це имею синусоцдальцой формы зависимости отвремени из-за измене;шя линейной скоростиподвижных элементов в положеггггях, близких к мертвым точкам,Для устраненця этого магнитному пОто:ку ц электродвижущей силе обеспечцваютсинусоидальггуго форму, изменяя велггчиггутока в обмотках возбуждения 25 Обратцопропорционально линейной скорости, что обеспечивается питанием Обмоток возбуждения25 через корректирующее устройство, Этоустройство лгожет быть вь:полцецо Ртелг раОпределеггия и соотвотствуюгцего выбора псверхностц коллекторных шпн генератора возбуждения. Устройство может быть вьгполнено также с помощью реостата, ползуц которого соединен с элемонтамц 11 ц 15 и псремещается по двум неподвцжныг цроволоччым резисторам ца участках с длиной, равной четвертц хода, близких к мертвым точкам. Шаг витков этих ,гезцсторов - переменный дпя коррекции ггзменецця скорости ходана этцх участках,На фиг, 5 ггзобра;кегг агрегат двигательПри таком варианте выполнения агрега- .та не производится никаких воздействий наток в обмотках возбуждения 25 для обеспе-,чения синусоидальной формы токаИля этогоиспользуют двухтактный четырехпоршневойдвигатель, линейная скорость подвижныхэлементов которого остается постояннойна средней половине хода (участок Й 1кривой фиг. 6), Эта скорость значительноизменяется в двух крайних четвертях хода,примыкающих к мертвым точкам,В соответствии со вторым вариантомпредлагаемого изобретения два двигателя29 и 30 соединены параллельно и с помощью синхронизатора смещены по фазе наполовину хода - (см, фиг, 5 а). В этомаслучае в качестве синхронизатора используется коленчатый вал, который состоитиэ четырех шеек: с одной стороны шеек 31 и 32соединенных с помощью шатунов 3 3 и 34 свнешним и внутренним подвижными элемента"ми двигателя 29 и, следовательно, с подвижны;ми элементами 35 и 36 генеРатоРа, а с дРУгойсторонышеек 37 и 38,. соединенных с помощьюшатунов 39 и 40 с внешним и внутренним под-вижными элементами двигателя 30 и, следовательно, с элементами 41 и 42 второгогенератора причем шейки 31 и 32 распсложены на коленчатом валу в диаметрально противоположных точках и сдвинуты на90 относительно шеек 37 и 38, такжедиаметрально противоположных между собой. С каждой стороны двигателя (см, фиг,51 ) расположен ряд неподвижных индукторов 24, снабженных обмотками возбуждения 25 и рабочими обмотками 26.Так как оба двигателя смещены по фазе на половину хода, счи" ают, что подвижные магнитные элементы 1 меют постояннуюскорость на длине полного хода 1 (см,фиг, 6), так как один из подвижных элементов, приводимых в движение от одного двигателя, может работать только на лпнейнол 1участке О, 1 хода, а другой подвижныйэлемент, приводимый в движение другимЯ двигателем, может работать только на дополнительном участке 1, а указанногохода. 3 Формула изобретения1, Линейный агрегат двигатель-генератор, состоящий иэ двигателя внутреннего сгорания и линейного индукторного генера тора с подвижным элементом, содержащимчередующиеся ферромагнитные и немагнитные участки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения частоты генерируемого тока и получения синусоидаль ного напряжения, генератор выполнен сдвумя подвижными элементами, размещенными в зазоре неподвижных индукторов, имеющих голюсное деление, равное половине длины хода двигателя, а двигатель вы- Ж полнен двухтактным четырехпоршневым,попарно и встречно перемещающиеся поршни которого соединены с подвижными элементами генератора, имеющими длину каждого из чередующихся участков, кратную у полюсному делению индуктора, причем ферромагнитные участки каждого подвижного элемента в продольном сечении имеют форму двух равнобоких трапеций, примыкающих друг к другу меньшими основаниями.ЗО 2, Агрегат по п, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что он снабжен реостатом,цегулирующим ток возбуждения индукторовв конечных положениях хода двигателя, подвижная часть которого жестко связана с3 подвижным элементом генератора,3. Агрегат по и. 1, о т л и ч а ю -щ и. й с я тем, что он снабжен вторымдвигатель-генератором, ана;логичным основному и соединенный с ним коленчатым ваф лом, шейки которого, связанные с разнымидвигателями, сдвинуты относительно другдруга на 90,а индукторы гейераторов смещены в осевом направлении относительнодруг друга на половину хода двигателя.