Электромагнитный преобразователь возвратно-поступательного движения во вращательное

(19) ( 1814748 е Н 02 К 7/06, 41/025 ГОСУДАРСТВЕНЮЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(21) 4942002/07 ;: .:. шунты, связанные со штоками соответству- (22) 04.06.91 :; " - :.; -;. ющих цилиндров. Шунты при возвратно-по (46)07.05.93. Бал, %17,-ступатвльном движении периодически (71) Московский автомобильно-дорожййй .," перекрывают зазоры в магнитной системе институт : , ."индукторов. Последние, в свою очередь; (72) Л.Е,Круковский и А.И.Фещенко: .,- . свойми полюсами охватывают плоский ро- (73) Л.Е.Круковский и А.И.фещенко ":, тор, имеющий токопроводящие стержни; (56) Авторское свидетельство СССР "; замкнутые с обеих сторон, При определен- ЬЬ 1480028, кл. Н 02 К 7/06, 1987.",: ном чередовании движения шунтов в индук- (54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПРЕОБРАЗО.:,;. тивной системе образуется вращающееся ВАТЕЛЬ ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНО-,;: магнитное поле, которое заставляет ротор ГО ДВИЖЕНИЯ ВО ВРАЩАТЕЛЬНОЕ врещэтьса, Обмотки, расположенные на ин- (57) Использование: втранспортных средст"."- дукторе, дают Возможность осуществить пи.вах для преобразования возвратно-посту- ;:.: тэние вспомогательных цепей, Включая пэтельного движения поршня во: ": основную обмотку индуктора в определен- вращательное движение вала. Сущность:,;: ной последовательности, можно обеспечить изобретения: поршневая машина содержит " .-. йуск в ходпоршневбй системы. 24 ил,л/д/ Изобретение относится к области пора. - ". фиг.9-24 - положения магнитных шунтое невых машин и может быть использовано"относительно тела Мэгйитопроводэ элвкт- а для преобразовэйия возврэтно-поступа-; ромэгнитов при различных фазах переме- ф тельного движения поршня во вращэтвль-щения., . . ,: . в ное движение выходного вала, например,.вЭМП выполнен следующим образом.транспортныхсредствах...,":. Электромагниты 1,2,3 и 4, составляюЦель изобретения - расширенйв экс-щи неподвижный магнитопровод (на чер;плуатационных возможностей путем осуцв- . теже не обозначен),охватывают подвижный ствления реверсивных режимов,:,короткозамкнутый ротор -5 с двух сторон.00Нэ фиг.1 представленэ принципиальйЭе:Верхние части электромагнитов 1, 2, 3 и 4 конструктивная схема ЗМП; не фи/2-сочимеют одну полярность, непример Й, ниж-; д/ние А-А на фиг,1; на фиг,З - конструкцтия,. нив - другую полярность, например, 3. ( ) ротора; нэ фиг.4 - вид Б на фиг.З; на фиг,б- Электромэгниты 1-4 выполнены изэлектросхема включения обмоток электромагнитов; " технической стали, снабжены обмотками 6, на фиг.6 - вариант последовательного сое- .7, 8, 9 и заключены в корпус 10 из немагнитдинения дополнительных обмоток; на фиг,7:, .ного материала, найример алюминия, Верх - вариант параллельного соединения дб- ние части электромагнитов 1-4 имеют волнительных обмоток; нэ фиг,8 - графики сквозные прорези (нэ чертеже не обознэчеколебэтельного движения магнитных шун- : ны), в каждую из которых с зазором (на чертов, связанных с поршневой системой; на: теже не обозначен) входит подвижныймагнитный элемент в виде магнитных шунтов 11-14, каждый иэ которых, в свою очередь, сочленен с поршневой системой (на чертеже не обозначена), состоящей из цилиндров 15-18. Минимальный зазор между каждым из шунтов 11 - 14 и соответствующей прорезью может быть получен при их выполнении со скосами, т.е, коническими, Цилиндры 15-18 крепятся к корпусу 10 скобами 19 - 22, соответственно, являющимися одновременно направляющими для магнитных шунтов 11-14, Ротор 5 имеет выходные валы 23, вращается в подшипниках 24 и 25 и выполнен в виде диска, корпус 26 которого может быть изготовлен, например, из навитой на вал 23 полосы из электротехнической стали, В радиальные пазы (на чертеже не обозначены), прорезанные в корпусе 26 на торцовых поверхностях ротора 5 с двух сторон, заложены стержни 27 иэ токопроводящего материала, Стержни 27 с обоих концов механически и электрически, соединены с внутренними кольцами 28 и внешними кольцами 29. Кольца 28, 29 выполнены иэ того же материала, что и стержни 27. Число стержней 27 должно быть нечетным,Обмотки 6, 7, 8 и 9 электромагнитов 1 - 4 соединены параллельно (фиг,5) и через вы ключатели 30-33, которые могут включаться по определенной программе, и общий выключатель 34 подключены к цепи постоянного тока, в которой имеется регулятор 35 тока.Помимо основных обмоток 6-9 на сердечники (на чертеже не обозначены) электромагнитов 1 - 4 намотаны дополнительные обмотки 36, 37, 28 и 39, которые могут быть включены последовательно (фиг.6) или параллельно через выпрямительный мост 40 к цепи постоянного тока (фиг,7),Графики движения магнитных шунтов11-14, представленные на фиг,8, подчинены синусоидальным законам, а фазы движения соседних магнитных шунтов сдвинуты на 90, При этом, график 41 соответствует движению магнитного шунта 11, задаваемого цилиндром 16, 42 - магнитного шунта 12, задаваемого цилиндром 16; 43 - магнитного шунта 13, задаваемого цилиндром 17, а 44- магнитного шунта 14, определяемого цилиндром 18. На графике выделены положения шунтов 11-14, соответствующие моментам времени О, Ь, сз и М,На фиг,9-12 показано, как магнитныешунты 11-14 в момент времени т 1 будут расположены относительно соответствующих электромагнитов 1-4, В частности, магнитный шунт 11 будет полностью перекрывать прорезь тела электромагнита 11 и его магнитный поток будет максимальным, в то вре мя как остальные магнитные шунты 12, 13 и 14 будут расположены вне тел соответствующих электромагнитов 2 - 4 и, следовательно, магнитные потоки, создаваемые ими, будут близки к нулю, поскольку зазор, определяемый прорезями, достаточно велик На фиг,13-24 показана последовательная картина положения магнитных шунтов11-14 относительно прорезей электромаг нитов 1 - 4 в очередные моменты времени Ь,сз, м. Стрелками показано направление движения магнитных шунтов 11 - 14 за интервал времени между моментами времени О, Ыз, ц и сразу после м,ЭМП работает следующим образом.При работе поршневой системы в виде цилиндров 15-18 под действием рабочего тела будет происходить в соответствии с диаграммой движения, представленной на фиг,8, перемещение магнитных шунтов 1115 2014, которые будут последовательно перекрывать прорези электромагнитов 1-4, Втеле каждого из электромагнитов 1 - 4, прорезь которого перекрыта соответствующим25 магнитным шунтом 11-14, будет иметь место максимальный магнитный поток,уменьшающийся по мере выдвижения соответствующего магнитногО шунта 11-14, По очередное изменение величин магнитных30 потоков в электромагнитах 1-4 приведет кформированию вращающегося магнитногополя, подобно вращающемуся магнитномуполю асинхронной машины, пронизывающего тело ротора 5 и пересекающего стерж 35 ни 27 (фиг.З, 4). В стержнях 27 возникаюттоки одного направления с обеих сторонротора 5, замыкающиеся в кольцах 28 и 29,В результате взаимодействия вращающегося магнитного поля, создаваемого40 электромагнитами 1 - 4, и токов в стержнях27 ротора 5 возникает вращающий момент,приводящий в движение ротор 5 в том женаправлении, что и магнитное поле. Частотавращения будет зависеть от частоты колеба 45 ний магнитных шунтов 11-14, момента нагрузки и величины тока намагничивания,создаваемого в обмотках 6 - 9, Ток можетизменяться регулятором 35 (фиг,5) или выключаться вообще выключателем 34 для50 обеспечения свободного выбега или пускапоршневой системы вхолостую,Для изменения направления вращенияротора достаточно изменить чередованиефаз движения двух соседних шунтов 11-14.55 Выключатели 30-33, включаемые по определенной программе, могут обеспечитьпуск системы цилиндров (взаимосвязанныхмеханически или гидравлически), Так, еслимагнитные шунты 11 - 14 расположены в соответствиис фиг.9. то для пуска системы1814748 61;,необходимо выключить выключатели 30 и 33 нии с прототипом снижено, В частности,в обмотках 6 и 9 электромагнитов 1 и 4 и . помимо технологически необходимого завыключить выключатели 31 и 32 обмоток 7 зоря между вращающимся ротором и неподи 8 электромагнитов 2 и 3, При этом шунт 12,вижной магнитной системой имеется зазора затем и шунт 13 (фиг.9-24) будут втяги между магнитным шунтом, входящим в проваться в прорези соответствующих электро- резь, электромагнита.магнитов 2 и 3. С момента тз времени: И этот зазор практически может быть(фиг,17-20) выключится выключатель 30 и сведен к минимумуесли, например, про 31, а включатся выключатели 32 и ЗЗ. Иными резь и шунт выполнить со скосами. При этомсловами каждые четверть периода будут вы в крайнем нижнем положении магнитныйключаться и включаться два смежных вы- шунт будет практически полностью переключателя в такой последовательности, крывать прорезь.которая соответствует направлению движе- В то же время в прототипе имеется кения магнитногополя.,: сколько зазоров между подвижным мэгниДля обеспечения более полного эффек-. 15 топроводом и неподвижными элементамита вращения магнитного поля необходимо, - магнитной система,которые не могут бытьчтобы.магнитный поток изменялся по сину- устранены без изменения принципа дейстсоидальному закону. Такую закономер- . вия..ность мбжно обеспечить путем придания Уменьшение магнитных зазоров междумагнитным шунтам 11 - 14 соответствующей 20 каждым шунтом и телом электромагнита поформы,:.,: .: зволит уменьшить ток намагничивания, .иПри изменении магнитного потока в.: следовательнб, уменьшить электрическиефэлектромагнитах 1-4 за счет движения мэг-потери в цепи возбуждения, чтб ведет к увенитных шунтов 11-14 в соответствующих личению общего КПД системы.дополнительных обмотках 36-39 будет на Технико-экономическая эффективностьводиться переменная ЭДС Е, значение ко-.: ,предложейной поршневой машины заклюторой зависит от значения частоты . чается вследующем.колебаний магнитных шунтов 11-14. -Повйшенэ универсальность машины,В соответствии с урэвйением:.т.к. обеспечена воэможность реверсирова 30 ния выходного вала, э также получение элекЕ =4,44 И/д ФьЬ,.;,трического торможения, подзарядкиаккумулятора и пуска машины от источникагде ЧЧд - общее число витков дополйитель- ., постоянного тока.ныхобмоток;:Более высокий КПД, что связано сФь - максимальное значение магнит уменьшением магнитных зазоров междуподвижными элементами и снижением поЬ - частота колебаний магнитных ауи-двйжных Масс, вовлеченных в колебатель ный процесс, кроме того не происходитПри некоторой частоте выпрямленнаяперемэгничивание полюсов электромягниЭДС станет больше ЭДС источника, Прй 40 тов,этом, если источник тока - аккумуляторная :, Снижена.метэллоемкость конструкции,батарея, то будет идти процесс подзарядки . так как подвижная система уже не несетисточника постоянного тока. Значением вы- . - . функции передачи магнитного потока, а ропрямленной ЭДС можно варьировать, вклю-: .: тор выполнен в виде блеска,чая обмотки 36-39 - последовательно 45 Формула изобретения(фиг.6) или параллельно на четырехфэзный Электромагнитный преобразователь .выпрямительный мост(фиг.7) возврэтна-поступател ного движения вовращательное, содержащий подвижныйПредложенное конструктивное реве-магнитный элемент, установленный с возние обеспечивает возможность получения 50 мбжнбстью возвратно-поступательноготормозного момента на валу. Для этого не- движения, неподвижный магнитопровод,обходимо остановить движение магнитныхохватывающий ороткоэамкнутый ротор, о тшунтов при сохранении тока подмэгничива-. л и ч а ю щ м й с я: тем, что, с цельюния в электромагнитах. В этом случае сб-: . РасшиРенйя ЭкСпяуатаЦионных вОЗмОжно-здается тормозной момент зэ счет % стей путем осуществления реверсивных ревзаимодействия токов ротора и неподвиж- ": жимов, магнитопровод выполнен в виденого магнитного поля, электромагнитов, каждый из которых снабВ предложенном техническомрешении жен обмоткой и выполнен со сквознымиколичество немагнитных зазоров в сравне- прорезями, подвижный магнитный элементФ7 1814748свыполнен в виде магнитных шунтов, уста- поверхностях, причем дополнительные обновленных напротив прорезей в электро- мотки электромагнитов имеют клеммы для магнитах, при этом ротор выполнен иэ подключения к источнику постоянного тока электропроводящего материала в виде дис- через выпрямитель, а основные обмотки - ка с радиальными стержнями на торцовых 5 череэуправляемыевыключатели.1814748 1Ю ЮЬГ Р Редактор И,Шубина Заказ 1846 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 1 бв тр1 Составитель Л;КруковскийТехред М,Моргентал Корректор Н,Гунько