Линейный генератор переменного тока

,;1 11 752652 ОП ИСАН И ЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(51) М 02 К 35/00 9409/24-07 с присоединением заявки МПриоритет по п. 2 18.08.7 Государственный комитетделам изобретений крыти 5) Дата опубликования описан 30.07.8 Авторыизобретени(71) Заявите ЛИНЕЙНЫЙ ГЕНЕРАТОР ПЕРЕМЕНОГО ТОК 10 Изобретение относится к производству электроэнергии, а именно к устройствам для преобразования механической энергии первичного двигателя, например теплового, в электрическую и предназначено для ис пользования преимущественно в качестве транспортных энергетических установок, а также в качестве аварийных источников электроэнергии.Известен линейный генератор, содержащий неподвижную магнитную систему и подвижной якорь, выполненный в виде витка из электропроводного материала и частично расположенный в зазоре магнитной системы 1. 15Такой генератор имеет сравнительно большую массу частей, участвующих в возвратно-поступательном движении, и высокие тепловые нагрузки, ограничивающие плотность тока в якоре. 2Известен также линейный генератор переменного тока, содержащий неподвижную магнитную систему и якорь в виде пластины из электропроводного материала, помещенный в заполненную жидким металлом камеру, к которой примыкают электроды 2 Данный генератор является наиболее близким к описываемому изобретению. Масса и габариты этого линейного генератора также значительны, что определяется рядом причин. Во-первых, большими гидравлическими потерямп, возникающими при перекачке жидкого металла в зазорах между якорем и стенками камеры, которые тем больше, чем меньше этп зазоры. Во-вторых, потерями на вихревые токи, вызванные электродвижущейся силой, наведенной в жидком металле и имеющей направление, противоположное электродвижущей силе якоря, так как якорь и жидкий металл перемещаются в зазоре системы возбуждения в противоположных направлениях. Эти потери тем больше, чем больше зазоры между якорем и стенками камеры,Камера с жидким металлом представляет собой отрезок трубы, закрытый с обоих концов сильфонамп. Наличие сильфонов исключает возможность работы с высокими частотами (порядка 100 Гц) и существенно снижает долговечность генератора, так как ресурс их работы невелик.Целью настоящего изобретения является уменьшение массы и габаритов, повышение КПД. Указанная цель достигается тем, что камера выполняется в виде замкнутого контура пз последовательно соединенных каналов с жидким металлом, в каждом из которых имеется своя пластина из электро- проводного материала.3На фиг. 1 показан линейный генератор переменного тока двухканального исполнения, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез; на фиг. 3 - линейный генератор переменного тока многоканального исполнения, поперечный разрез; на фиг. 4 - развертка генератора на фиг. 3.Генератор содержит неподвижную магнитную систему 1 с полюсами 2, камеру 3 с последовательно соединенными каналами 4, частично расположенную в зазоре магнитной системы и заполненную жидким металлом, якорь 5, состоящий из пластин, выполненных из материала с относительно высокой электропроводностью и малым удельным весом, например из алюминия, разделенный в поперечном к движению направлении изоляционными прокладками 6, электроды 7, 8 и тепловые двигатели 9. Поршни 10 тепловых двигателей соединены посредством штоков 11, проходящих через уплотнения 12, с пластинами якоря. Якорь, жидкий металл и электроды образуют замкнутый виток, являющийся первичной обмоткой трансформатора, имеющего сердечник 13 и вторичную обмотку 14, к которой подсоединяется нагрузка.При выполнении генератора многоканальным последовательно соединенные каналы 4 располагаются на гранях прямой призмы, основанием которой является правильный многоугольник. Магнитная система при этом, как показано на фиг. 3, включает в себя магнитопровод и катушки возбуждения 15, Участки каналов 4, на которых находятся пластины якоря 5, расположены в зазорах магнитопровода, причем так, что пх оси, совпадающие с направлением движения пластин якоря 5, параллельны друг другу.Электроды 7, 8 соединяют каналы электрически последовательно и согласно друг с другом и служат для подключения нагрузки. Пластины якоря 5 посредством штоков 11, проходящих через уплотнения 12, соединены с двигателем, например, свободно-поршневым внутреннего сгорания. Стенки 16 каналов 4 выполнены из электроизоляционного материала.Работает генератор следующим образом.При движении поршней теплового двигателя пластины якоря совершают возвратно- поступательное движение во взаимно противоположных направлениях в создаваемом магнитной системой магнитном поле, имеющем одинаковое направление в параллельных ветвях камеры. В связи с.этим в пластинах якоря наводится переменная электродвижущая сила, а так как пластины якоря, жидкий металл и электроды образуют электрически замкнутый виток, то в последнем возникает переменный ток, вызванный электродвижущей силой, равной сумме электродвижущих сил пластин якоря.Поперечная шихтовка пластин якоря вве 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 дена для уменьшения продольных токов, обусловленных реакцией якоря, что увеличивает коэффициент полезного действия генератора.Для заполнения камеры может быть использован эвтектический сплав натрия и калия, находящийся в рабочем состоянии при температуре 100 С и обеспечивающий как надежный электрический контакт между подвижными и неподвижными частями, так и эффективный теплоотвод от первых ко вторым, Соединение каналов в замкнутый контур позволяет выбрать поперечные размеры пластин якоря 5 близкими к поперечному размеру канала 4, что обеспечивает гидравлическую синхронизацию движения якорей за счет перемещения жидкого металла, находящегося между пластинами якоря 5, и обуславливает незначительную величину шунтирующих токов в слоях жидкого металла, находящихся в зазорах между пластинами якоря 5 и стенками каналов 4. При выполнении генератора с числом каналов четным и большим двух он уравновешен, так как перемещение центра масс отсутствует, а суммарный момент инерционных сил относительно него равен нулю.В связи с тем, что ЭДС, генерируемая в одной пластине якоря 5, невелика, порядка одного вольта, целесообразно электроды и каналы замкнуть накоротко и использовать этот короткозамкнутый виток в качестве первичной обмотки трансформатора.Данная конструкция линейного генератора переменного тока обеспечивает возможность получения относительно небольших величин массы перемещаемых частей, что, в свою очередь, позволяет работать прп частотах порядка 100 Гц, что обеспечивает высокие удельные весогабаритные показатели. Рабочий процесс в каналах генератора благодаря уменьшению гидравлических и электрических потерь происходит с малыми потерями, что обеспечивает возможность достижения высокого КПД. Выполнение генератора многоканальным устраняет вибрации, Все основные элементы генератора могут эксплуатироваться в течение длительного времени, что позволяет достигнуть большого ресурса,Формула изобретения 1. Линейный генератор переменного тока, содержащий неподвижную магнитную систему и якорь в виде пластины из электро- проводного материала, помещенный в заполненную жидким металлом камеру, к которой примыкают электроды, о т л и ч а ющи й с я тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов, повышения КПД, камера выполнена в виде замкнутого контура из последовательно соединенных каналов с жидким металлом, в каждом из которых752652 Щу имеется своя пластина из электропроводного материала,2. Генератор по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что последовательно соединенные каналы расположены на гранях прямой призмы, основанием которой является правильный многоугольник. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Хепаг 11 ое Бесэзез 1 гогп - бегпга 1 огеп,Е етого-Ацгедег Еззц, Кг, 22-24, Мо.5 1965.2. Авторское свидетельство СССР535678, кл. Н 02 К 35100, 1974.752652 Рог 3 Составитель С, Венгржановская1 зедактор В. Девятов Техред А. Камьпшникова Корректор А. Степано пография, пр. Сапунова, 2 аказ 1461/7 Изд.389 Тираж 798НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам пзоб 13035, Москва, К, Раушская наб., д. 4/5 Подписно ний и открытий