ГЕНЕРАТОР ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ С САМОВОЗБУЖДЕНИЕМ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электромагнитным генераторам, которые служат автономными источниками питания.

Известны электрические генераторы возвратно-поступательного движения, содержащие магнитопроводы с обмотками, закрепленные неподвижно, и постоянные магниты, приведенные в возвратно-поступательное движение постоянным 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 и достигаемому результату является линейный генератор возвратно-поступательного движения, содержащий неподвижные магнитопроводы с обмотками и подвижный магнитопровод из углеродистой стали с зубцами по продольной и поперечной оси, а также диодный мост, конденсатор и обратный диод (патент РФ №2496216).

Прототип обладает такими недостатками, как сложность изготовления подвижного магнитопровода из углеродистой стали и наличие переменных токов в обмотке возбуждения. Кроме того, при повышенных частотах возвратно-поступательных движений подвижный магнитопровод нагревается из-за вихревых токов в нем, а выполнить его шихтованным не представляется возможным.

Задачей изобретения является упрощение конструкции генератора и обеспечение неизменности магнитного потока, изменение конфигурации подвижного магнитопровода и устранение его нагрева при повышенной частоте возвратно-поступательных движений, исключение переменных токов в обмотке возбуждения.

Поставленная задача достигается тем, что предлагаемый генератор возвратно-поступательного движения с самовозбуждением, содержащий подвижный и неподвижный магнитопроводы с генераторными обмотками и обмоткой возбуждения, отличающийся тем, что в обмотке возбуждения подвижный магнитопровод выполнен шихтованным прямоугольной формы без зубцов, два неподвижных С-образных шихтованных магнитопровода размещены по разные стороны от подвижного магнитопровода, генераторные обмотки размещены на противоположных концах (полюсах) каждого Сообразного магнитопровода, между ними расположены обмотки возбуждения на сплошных ферромагнитных сердечниках из высокоуглеродистой стали, подвижный магнитопровод имеет длину меньше длины С-образного магнитопровода на 1,5 ширины его полюса, генераторные обмотки каждого С-образного магнитопровода включены последовательно и встречно через диодный мост к конденсатору, а конденсатор подключен параллельно обмоткам возбуждения.

На фиг. 1 представлена конструкция генератора, на фиг. 2 - сечение А-А, на фиг. 3 - схема.

Генератор содержит два неподвижных С-образных шихтованных (фиг. 2) магнитопровода 1 с генераторными обмотками 2 и 3 на противоположных концах (полюсах) каждого С-образного магнитопровода. Обмотки возбуждения 4 располагаются на сплошных ферромагнитных сердечниках 5 из высокоуглеродистой стали в середине С-образных магнитопроводов. Они могут быть включены встречно или согласно. Подвижный шихтованный (фиг. 2) магнитопровод 6 прямоугольной формы без зубцов расположен между неподвижными С-образными магнитопроводами. Он имеет устройство крепления 7 и направляющие 8, позволяющие ему совершать возвратно-поступательные движения от внешнего источника.

Генераторные обмотки ОГ1_л и ОГ1_п, расположенные на одном С-образном магнитопроводе (фиг. 3), включены последовательно и встречно. Генераторные обмотки другого С-образного магнитопровода ОГ2_л и ОГ2_п включены аналогично. Они могут быть подключены последовательно или параллельно к генераторным обмоткам первого С-образного магнитопровода. Переменный ток, получаемый генераторными обмотками, выпрямляется диодным мостом VD. На выходе диодного моста подключен конденсатор С, с него снимается напряжение на нагрузку и в обмотку возбуждения.

Работает генератор следующим образом. При возвратно-поступательном движении подвижного магнитопровода 6 замыкается поочередно магнитная цепь то с одного, то с другого конца С-образного магнитопровода. При этом если через одну генераторную обмотку магнитный поток возрастает, то через другую убывает, оставаясь неизменным в обмотке возбуждения. Изменяющийся магнитный поток наводит в генераторных обмотках ЭДС в противофазе. При последовательном и встречном включении обмоток, расположенных на одном С-образном магнитопроводе, эти ЭДС суммируются, затем диодным мостом выпрямляются и конденсатором С сглаживаются. С конденсатора снимается выходное напряжение генератора U_вых (для подключения внешних устройств), а также напряжение для питания обмоток возбуждения 4. Наличие двух С-образных магнитопроводов компенсирует силы притяжения подвижного магнитопровода к неподвижному.

Самовозбуждение генератора осуществляется следующим образом. В нерабочем состоянии сплошной ферромагнитный сердечник 5 из высокоуглеродистой стали сохраняет остаточную намагниченность и с обмоткой возбуждения 4 связан начальный магнитный поток. При запуске генератора перемещение подвижного магнитопровода 6 в одну сторону приведет к увеличению магнитного потока в одной генераторной обмотке и уменьшению в другой на каждом С-образном магнитопроводе, затем при движении подвижного магнитопровода в другую сторону магнитный поток в первой генераторной обмотке будет уменьшаться, а в другой обмотке увеличиваться. Это приведет к возникновению в генераторных обмотках переменных напряжений в противофазе. При последовательном и встречном включении обмоток возбуждения напряжения суммируются, затем диодным мостом выпрямляются и конденсатором С сглаживаются. С появлением напряжения на конденсаторе Споявляется ток в обмотке возбуждения 4. При этом магнитный поток в сердечнике 6 и магнитопроводе 1 увеличится и при дальнейших возвратно-поступательных движениях подвижного магнитопровода 6 напряжение в генераторных обмотках 2 и 3 будет постепенно возрастать, напряжение на конденсаторе С и ток в обмотке возбуждения 4 тоже будут возрастать. Все это приведет к постепенному увеличению магнитного потока в магнитной цепи до тех пор, пока отдельные участки ее не войдут в режим насыщения. При этом магнитный поток в ферромагнитном сердечнике 5 будет оставаться неизменным и его можно выполнить сплошным (не шихтованным), а подвижный 6 и неподвижные С-образные магнитопроводы 1 выполнены шихтованными, т.к. у них магнитный поток будет изменяться в соответствии с частотой возвратно-поступательных движений. Это позволяет применить предлагаемый генератор при повышенной частоте возвратно-поступательных движений.