20.10.2013
216.012.775c

ЛИНЕЙНЫЙ ГЕНЕРАТОР ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к электротехнике, к электромагнитным генераторам, служащим автономными источниками питания, и может быть использовано совместно с двигателями внутреннего сгорания без кривошипно-шатунного механизма, в устройствах, преобразующих вибрацию в напряжение (например, в подвеске экипажей), а также в автономных устройствах с ручным приводом. Технический результат состоит в упрощении конструкции и уменьшении пульсаций выпрямленного напряжения. Линейный генератор содержит неподвижные и подвижный магнитопроводы. Подвижный магнитопровод выполнен из углеродистой стали, сохраняющей остаточную индукцию и имеет n явно выраженных полюсов по продольной и поперечной оси, расположенных в осевом направлении на расстоянии друг от друга, в 3 раза превышающем ширину полюса. Неподвижные магнитопроводы расположены попарно по продольной и поперечной оси и имеют по две обмотки - обмотку возбуждения и генераторную обмотку, которая создает ЭДС, пропорциональную скорости изменения потокосцепления с частотой в n-1 раз больше частоты возвратно поступательных движений. Генераторные обмотки подключены через диодный мост и термосопротивление к конденсатору, заряжая его. Обмотки возбуждения подключены тоже к конденсатору через диод, позволяющий проходить ток в одном направлении для создания постоянного магнитного поля. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электромагнитным генераторам, которые служат автономными источниками питания. Предлагаемый генератор может быть использован совместно с двигателями внутреннего сгорания без кривошипно-шатунного механизма, в устройствах, преобразующих вибрацию в напряжение (например, в подвеске экипажей), а также в автономных устройствах с ручным приводом.

Известны электрические генераторы возвратно-поступательного движения, содержащие магнитопроводы с обмоткой, закрепленные неподвижно, и постоянные магниты, приведенные в возвратно-поступательное движение посторонним источником энергии (Хитерер М.Я., Овчинников И.Е. Синхронные электрические машины возвратно-поступательного движения. СПб.: Корона принт, 2004. - 368 с.). Основными недостатками рассмотренных конструкций являются сложность устройства и применение постоянных магнитов.

Наиболее близким по технической сущности к достигаемому результату является генератор возвратно-поступательного движения, содержащий цилиндрический корпус, обмотки и магнитную систему, отличающийся тем, что в цилиндрический корпус, изготовленный из ферромагнитного материала, герметизированный с обеих сторон заглушками, выполненными из немагнитного материала вставлен тонкостенный ферромагнитный анизотропный каркас с размещенными на нем обмотками, соединенными последовательно-согласно и зафиксированными немагнитными кольцами, а магнитная система состоит из постоянного магнита и полюсных наконечников, изготовленных из ферромагнитного материала, причем bп/t=0,5, где bп - ширина полюсного наконечника, t - ширина обмотки (патент РФ №2304342, МПК H02K 35/0, опубл. 10.08.2007, БИ №22).

Прототип является сравнительно сложным и дорогим в изготовлении. Постоянный магнит, применяемый для возбуждения магнитного поля, стоит дорого, трудно обрабатывается и, кроме того, теряет свои свойства в процессе эксплуатации. Еще один недостаток прототипа заключается в том, что он создает напряжение малой величины. Это обусловлено принципом его действия: ЭДС, создаваемая в обмотке, пропорциональна магнитной индукции B, длине l и числу n проводников в зоне магнитного поля и скорости относительного движения ν проводников относительно магнитного поля, т.е E=Blνn. Сравнительно большой воздушный зазор между магнитопроводом статора и магнитопроводом якоря (немагнитная обмотка расположена в этом зазоре) не позволяет получить большую магнитную индукцию. Применение однослойной обмотки (расположенной в рабочем зазоре) не позволяет получить большое число витков обмотки, расположенных в зоне, где проходит основной магнитный поток.

Задачей изобретения это упрощение конструкции и создания самовозбуждения генератора, а также уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения.

Для устранения названных недостатков предлагается более простая конструкция генератора, использующая иной принцип получения напряжения на обмотке переменного тока.

Предлагается линейный генератор возвратно-поступательного движения, содержащий неподвижные и подвижный магнитопроводы, отличающийся тем, что подвижный магнитопровод выполнен из углеродистой стали, сохраняющей остаточную индукцию и имеет n явно выраженных полюсов по продольной и поперечной оси, расположенных в осевом направлении на расстоянии друг от друга, в 3 раза превышающем ширину полюса, а неподвижные магнитопроводы расположены попарно по продольной и поперечной оси и имеют по две обмотки - обмотку возбуждения и генераторную обмотку, которая создает ЭДС, пропорциональную скорости изменения потокосцепления с частотой в n-1 раз больше частоты возвратно поступательных движений, при этом генераторные обмотки подключены через диодный мост и термосопротивление к конденсатору, заряжая его, а обмотки возбуждения подключены тоже к конденсатору через диод, позволяющий проходить ток в одном направлении для создания постоянного магнитного поля. Магнитопроводы с обмотками, расположенные по продольной оси, смещены на четверть периода относительно магнитопроводов, расположенных по поперечной оси.

В предлагаемой конструкции ЭДС пропорциональна скорости изменения потокосцепления , где w - число витков (генераторной) обмотки переменного тока, Ф=B·S - Ф и В - поток и индукция магнитного поля, проходящие по магнитопроводу статора, S - сечение полюса этого магнитопровода. Предлагаемая конструкция позволяет иметь малый воздушный зазор между магнитопроводами (0,3…0,4 мм) и большую магнитную индукцию (В=0,8…1,2 Тл). Кроме того, сосредоточенная обмотка переменного тока, расположенная на магнитопроводе за пределами рабочего зазора, может иметь большое число витков. Все это позволяет получать с помощью предлагаемого генератора более высокие ЭДС и напряжения (10…100 В).

С целью упрощения и удешевления конструкции генератора его система возбуждения от постоянных магнитов заменена системой электромагнитного возбуждения, а чтобы исключить применение аккумуляторов, требующиеся для системы электромагнитного возбуждения, организовано самовозбуждение генератора. Для этого подвижный магнитопровод выполнен из дешевой (по сравнению с постоянным магнитом) углеродистой стали, сохраняющей остаточную намагниченность. Эта остаточная намагниченность используется для создания начального магнитного потока в магнитопроводе и начального напряжения в генераторной обмотке (когда начнутся возвратно-поступательные движения якоря). Это напряжение после выпрямления и сохранения в конденсаторе будет приложено к обмотке возбуждения. Возникающий при этом в обмотке возбуждения электрический ток приведет к увеличению магнитного потока в магнитной цепи. Возросший магнитный поток приведет к увеличению напряжения в генераторной обмотке и, соответственно, к очередному увеличению тока в обмотке возбуждения и магнитного потока в магнитопроводе. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока отдельные участки магнитопровода не дойдут до насыщения. После этого максимальное значение магнитного потока не будет изменяться и выходное напряжение, снимаемое с конденсатора, стабилизируется (при неизменной частоте возвратно-поступательных движений якоря).

Для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения магнитопроводы с обмотками, расположенные по продольной оси, смещены на четверть периода относительно магнитопроводов, расположенны по поперечной оси. При этом в их генераторных обмотках будут, наводиться ЭДС, сдвинутые по фазе на четверть периода (фактически будет сформирована двухфазная система ЭДС). При необходимости можно сформировать и трехфазную систему ЭДС, применяя 6 магнитопроводов с обмотками и попарно сдвинув их на треть периода.

На фиг.1 и представлена конструкция генератора на фиг.2 вид А. Генератор содержит корпус 1 с закрепленным к нему неподвижными П-образными магнитопроводами 2, на которых имеются генераторные обмотки 3 и обмотки возбуждения 4. Одна пара магнитопроводов расположена по продольной оси, а другая пара - по поперечной. Подвижный магнитопровод 5 выполнен из углеродистой стали, сохраняющей остаточную индукцию и имеет n явно выраженных полюсов по продольной и поперечной оси, расположенных в осевом направлении на расстоянии друг от друга, в 3 раза превышающем ширину полюса. Увеличение числа полюсов n позволяет увеличить частоту переменного напряжения в генераторной обмотке (что актуально при невысокой частоте возвратно-поступательных движений; при высокой частоте n=2). Подвижный магнитопровод 5 совершает возвратно-поступательные движения под действием внешних сил. Генераторные обмотки 3 подключены парами (последовательно или параллельно) через диодные мосты и термосопротивления R к конденсатору С, заряжая его. Обмотки возбуждения 4 тоже подключены к конденсатору через диоды D, обеспечивающие прохождение тока в прямом направлении для возбуждения постоянного магнитного поля. С целью уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения магнитопроводы 2 с обмотками, расположенные по продольной оси, смещены на четверть периода относительно магнитопроводов, расположенных по поперечной оси.

Работает генератор следующим образом. При перемещении подвижного магнитопровода 5 изменяется магнитный поток через генераторную обмотку 3 и в ней наводится ЭДС, пропорциональная скорости изменения потокосцепления , где w - число витков генераторной обмотки, Ф=BS, Ф и В - поток и магнитная индукция неподвижном магнитопроводе, S - сечение полюса этого магнитопровода. При сближении полюсов подвижного 5 и неподвижного 2 магнитопроводов магнитный поток возрастает, а при расхождении полюсов - уменьшается. При этом в генераторной обмотке 3 формируется знакопеременная ЭДС, которая диодным мостом выпрямляется и конденсатором С сглаживается. Поскольку магнитопроводы 2 и 5, расположенные по продольной и поперечной оси сдвинуты друг относительно друга на четверть периода, в генераторных обмотках 3 формируются напряжения, сдвинутые по фазе на четверть периода, что позволяет в дальнейшем получить меньшую пульсацию выпрямленного напряжения. Термосопротивление Rt в холодном состоянии имеет большое сопротивление и благодаря этому ограничивает первоначальный бросок тока через конденсатор и тем самым защищает полупроводниковые диоды от разрушения. С конденсатора С снимается выходное напряжение генератора Uвых (для подключения внешних устройств), а также напряжение для питания обмотки возбуждения 4. При этом последовательно с обмоткой возбуждения 3 в прямом направлении включен диод D, отсекающий ту переменную составляющую тока, наведенного в этой обмотке изменяющимся магнитным потоком, которая направлена встречно основному току возбуждения.

Самовозбуждение генератора осуществляется следующим образом. В нерабочем состоянии подвижный магнитопровод 5 генератора, выполненный из углеродистой стали сохраняет остаточную намагниченность. При этом полюсы подвижного 5 и неподвижного 2 магнитопроводов находятся напротив друг друга и в магнитной цепи сохраняется некоторый остаточный магнитный поток. При запуске генератора 1 перемещение подвижного магнитопровода 5 от первоначального (устойчивого) положения приведет к изменению магнитного потока, возникновению в генераторной обмотке 3 ЭДС, увеличению напряжения на конденсаторе C, появлению тока в обмотке возбуждения 4. При этом магнитный поток в магнитопроводе 2 увеличится и при дальнейших возвратно-поступательных движениях подвижного магнитопровода 5 ЭДС в генераторной обмотке 3 будет постепенно возрастать, напряжение на конденсаторе C и ток в обмотке возбуждения 4 тоже будут возрастать. Все это приведет к постепенному увеличению магнитного потока в магнитопроводе 2 до тех пор, пока отдельные участки магнитопровода 2 не войдут в режим насыщения. При насыщении магнитопровода 2 максимальное значение магнитного потока будет оставаться неизменным и при сохранении частоты возвратно-поступательных движений напряжение на выходе генератора будет оставаться неизменным.


ЛИНЕЙНЫЙ ГЕНЕРАТОР ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ
ЛИНЕЙНЫЙ ГЕНЕРАТОР ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-6 из 6.
10.02.2015
№216.013.2300

Преобразователь вибраций в элетрическое напряжение

Изобретение относится к электротехнике, к электромагнитным генераторам и может быть использовано для получения электрической энергии от любого вибрирующего тела, в том числе для электропитания устройств и подзарядки аккумуляторов во время движения транспортного средства (автомобиль,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540413
Дата охранного документа: 10.02.2015
27.11.2015
№216.013.954f

Генератор возвратно-поступательного движения с самовозбуждением

Изобретение относится к электротехнике, к электромагнитным генераторам, которые служат автономными источниками питания. Технический результат состоит в упрощении конструкции при обеспечении неизменности магнитного потока. Генератор возвратно-поступательного движения содержит подвижный и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002569842
Дата охранного документа: 27.11.2015
20.06.2016
№217.015.04cb

Способ энергоэффективного двухзонного регулирования скорости асинхронного двигателя в системе прямого управления моментом

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в промышленности и на транспорте в системах электропривода с прямым управлением моментом асинхронных двигателей (АД). Техническим результатом является обеспечение энергоэффективного двухзонного регулирования асинхронного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002587162
Дата охранного документа: 20.06.2016
10.06.2016
№216.015.4979

Энергоэффективный способ управления асинхронными тяговыми двигателями, подключенными параллельно к одному инвертору

Изобретение относится к способам для управления тяговой системой транспортных средств с электротягой. Способ управления асинхронными тяговыми двигателями включает вычисление текущих значений электромагнитного момента и потокосцепления статора в блоке DTC (Direct Torque Control) по двигателю...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002586944
Дата охранного документа: 10.06.2016
13.01.2017
№217.015.8e7a

Способ автоматизированного управления асинхронным электроприводом передвижения с коррекцией поперечного смещения

Изобретение может быть использовано в механизмах передвижения мостовых кранов с индивидуальным электроприводом асинхронных двигателей опор крана. В способе автоматизированного управления асинхронным электроприводом передвижения с коррекцией поперечного смещения применяют двухконтурные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605233
Дата охранного документа: 20.12.2016
13.01.2017
№217.015.8e8c

Способ энергоэффективного двухзонного регулирования скорости асинхронного электропривода с гибким ограничением мощности

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в промышленности и на транспорте в системах электропривода с прямым управлением моментом асинхронных двигателей (АД). Способ двухзонного регулирования скорости асинхронного двигателя, использующий прямое управление...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605458
Дата охранного документа: 20.12.2016
Показаны записи 1-10 из 51.
20.05.2013
№216.012.40fd

Металлокерамический фрикционный сплав

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к порошковым фрикционным сплавам на основе железа, и может быть использовано в узлах трения фрикционных муфт сцепления быстродействующих электроприводов для механизированных сортировочных горок железных дорог. Порошковый фрикционный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482207
Дата охранного документа: 20.05.2013
10.08.2013
№216.012.5dc1

Автоматический переналаживаемый фрикционный клиноременный вариатор

Изобретение относится к механизмам передач с бесступенчатым изменением передаточного числа. Автоматический переналаживаемый фрикционный клиноременный вариатор содержит ведущий и ведомый валы, установленные на них раздвижные шкивы, клиновой ремень, охватывающий шкивы. На фланцах ведущего и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489622
Дата охранного документа: 10.08.2013
10.08.2013
№216.012.5deb

Кожухотрубный теплообменник

Изобретение относится к теплообменной технике. Кожухотрубный теплообменник содержит пучок труб переменного сечения с чередующимися соосными одинаковыми по длине цилиндрическими участками двух разных диаметров и соединяющими их диффузорными и конфузорными коническими участками с оптимальными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489664
Дата охранного документа: 10.08.2013
20.10.2013
№216.012.76e8

Стенд для моделирования динамических процессов в тяговом приводе локомотива с электропередачей

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и может быть использовано для моделирования динамических процессов в тяговом приводе локомотива с электропередачей. Стенд содержит дизель-генераторную установку, регулируемую дистанционно от контроллера машиниста и соединенную через...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496100
Дата охранного документа: 20.10.2013
20.11.2013
№216.012.82c0

Камера сгорания двигателя внутреннего сгорания с воздушным аккумулятором

Изобретение относится к машиностроению, повышает надежность пуска двигателя внутреннего сгорания с воздушным аккумулятором. Камера сгорания двигателя внутреннего сгорания с воздушным аккумулятором имеет лепестковый клапан, закрывающий в период пуска и прогрева холодного двигателя сопло...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002499148
Дата охранного документа: 20.11.2013
27.12.2013
№216.012.9147

Автоматическая самонастраивающаяся микропроцессорная система регулирования частоты вращения вала тепловой машины

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к автоматическим системам регулирования частоты вращения валов тепловых машин с двигателями внутреннего сгорания. Технический результат заключается в высоких показателях качества системы регулирования при всех режимах работы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502884
Дата охранного документа: 27.12.2013
10.01.2014
№216.012.94fa

Двигатель внутреннего сгорания

Изобретение относится к четырехтактным двигателям внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение пусковых качеств двигателя внутреннего сгорания путем разъединения основного и дополнительного цилиндров в период пуска и прогрева двигателя. Сущность изобретения заключается в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503832
Дата охранного документа: 10.01.2014
10.01.2014
№216.012.9504

Поршень двигателя внутреннего сгорания

Изобретение может быть использовано в двигателестроении. Поршень (1) двигателя внутреннего сгорания содержит полость (4) охлаждения, ограниченную днищем (5) поршня и перегородкой, (6) отделяющей полость от картера двигателя, и имеет подводящий, отводящий, а также дополнительный отводящий каналы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503842
Дата охранного документа: 10.01.2014
20.01.2014
№216.012.9843

Автоматическая самонастраивающаяся микропроцессорная система регулирования частоты вращения вала тепловой машины

Изобретение может быть использовано в двигателестроении. Автоматическая самонастраивающаяся микропроцессорная система регулирования частоты вращения вала тепловой машины содержит тепловую машину (1) (объект регулирования) с агрегатом нагрузки, топливную аппаратуру с приводом - исполнительным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504678
Дата охранного документа: 20.01.2014
27.06.2014
№216.012.d958

Головка цилиндров двс

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания (ДВС). Головка цилиндров ДВС содержит корпус (1) с огневым днищем, в котором выполнены отверстия под клапаны, и форсунку, перемычки (5) с отверстиями (6) для их охлаждения между отверстиями под клапаны, полость охлаждения (7)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002521418
Дата охранного документа: 27.06.2014

Похожие РИД в системе

+ добавить свой РИД