МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР Российский патент 1995 года по МПК F02P1/00 

Изобретение относится к роторным магнето для системы зажигания малогабаритных двигателей внутреннего сгорания и может быть использован везде, где необходимо преобразовать механическую энергию в электрическую и есть движущийся поток жидкости или газа, способный приводить в движение магнитную систему.

Известна система зажигания [1] содержащая катушку зажигания, магниты и индуктивный датчик. Магнит выполнен из отрезков магнитной проволоки, вертикально укрепленных на роторе вдоль его образующих. Проволока выполнена в виде трубки, заполненной сердечником.

Трубка выполнена из магнитотвердого материала, имеющего высокую коэрцитивность, а сердечник из магнитомягкого материала с меньшей коэрцитивностью. Это позволяет манипулировать магнитным полем, усиливать в нужный момент влияние магнитного поля, а на низких пусковых скоростях ускорить исчезновение поля, пересекающего обмотку индуктивного датчика.

Но для малогабаритных магнето эта конструкция громоздка. Магниты расположены вертикально к оси ротора, что приводит к большому потоку рассеяния магнитного поля, снижению коэффициента использования магнитной энергии. Недостатками являются конструктивная сложность узла магнита, необходимость армировки таких магнитов, например, алюминием при литье маховика, что приводит к снижению магнитных свойств материала магнита от воздействия высоких температур, намагниченность осей ротора приводит к возникновению помехи.

Известна система зажигания [2] содержащая магнитное устройство ротор с постоянным магнитом.

Недостатками этого устройства являются: низкий коэффициент использования магнитной энергии, что приводит к увеличению массы магнита и его удорожанию, необходимость заливки магнита при изготовлении ротора, при котором магнит подвергается воздействию высокой температуры.

Наиболее близкой по технической сущности является конструкция маховика [3] с внутренним магнитом для двигателей внутреннего сгорания малой мощности. У нее те же недостатки, что и у предыдущей конструкции. Кроме этого большой поток рассеивания из-за развитых внутренних поверхностей полюсов.

Цель изобретения повышение энергетических показателей системы зажигания, снижение уровня помех, габаритов и затрат на изготовление.

Цель достигается тем, что в устройстве, содержащем ротор с вращающейся магнитной системой, неподвижные генераторную катушку с сердечником и управляющую катушку с сердечником, магнитная система ротора выполнена в виде подковы с квазизамкнутыми со стороны центра ротора полюсами магнитопровода, между которыми помещен постоянный магнит цилиндрической формы. Магнитосъемная поверхность полюсов равна или больше рабочей поверхности полюсов магнитопровода. Башмаки сердечника генераторной катушки охватывают 50-70% рабочей поверхности полюсов. Расстояние между внутренними поверхностями полюсов магнитопровода на 20-30% меньше подобного расстояния между башмаками сердечника генераторной катушки. Сердечник управляющей катушки смещен на длину рабочей поверхности полюса магнитопровода.

На фиг. 1 изображен магнитоэлектрический генератор, который состоит из следующих основных элементов: 1 ротор, 2 полюс магнитопровода магнитной системы, 3 цилиндрический постоянный магнит, 4 рабочие поверхности полюсов магнитопровода, 5 сердечник генераторной катушки, 6 обмотка генераторной катушки L1, 7 башмаки сердечника генераторной катушки, 8 сердечник управляющей катушки, 9 обмотка управляющей катушки L2, 10 магнитосъемные поверхности полюсов магнитной системы, 11 расстояние между внутренними поверхностями полюсов магнитопровода, 12 расстояние между внутренними поверхностями башмаков сердечника генераторной катушки, 13 расстояние от башмака сердечника генераторной катушки до сердечника управляющей катушки.

На фиг. 2 дана электрическая схема устройства, где L1 генераторная катушка, L2- управляющая катушка, L3L4 катушка зажигания, V1,V2 диоды, V3 тиристор, С1 накопительный конденсатор.

Магнитоэлектрический генератор (фиг. 1) содержит 3 основных узла: магнитная система, генераторная катушка с сердечником, управляющая катушка с сердечником.

Подковообразная магнитная система имеет два квазизамкнутых со стороны центра ротора полюса магнитопровода. Между ними помещен цилиндрический магнит 3. Полюса 2 магнитопровода имеют магнитосъемные поверхности 10, вплотную прилегающие к цилиндрической поверхности магнита 3, и рабочие поверхности 4, расположенные по окружности ротора 1 и обращенные в сторону сердечников 5 и 8 генераторной и управляющей катушек.

Рабочие поверхности 4 полюсов магнитопровода 2 охватываются сердечником генераторной катушки 5 не более чем на 50-70% Расстояние 11 между внутренними поверхностями полюсов магнитопровода 2 на 20-30% меньше подобного расстояния 12 между башмаками сердечника генераторной катушки 7.

Сердечник управляющей катушки 8 смещен относительно края башмака 7 сердечника генераторной катушки 6 по ходу вращения маховика на длину 13 рабочей поверхности 4 полюса магнитопровода 2 магнитной системы.

Устройство работает следующим образом.

При вращении ротора 1 с магнитной системой 2 и 3 (фиг. 1) в катушках индуктивности L1 и L2 (фиг. 1 и 2) наводятся переменные ЭДС. Генераторная катушка L1 через диод V1 заряжает накопительный конденсатор С1.

При пролете магнитов мимо сердечника 8 управляющей катушки в обмотке L2 индуцируются импульсы, отпирающие тиристор V3. Конденсатор С1 разряжается на первичную обмотку L3 катушки зажигания. Во вторичной обмотке L4 образуется импульс высокого напряжения, создающий искру в зазоре свечи.

В предлагаемом устройстве для повышения энергетических показателей генератора подковообразные башмаки магнитной системы охватывают цилиндрический постоянный магнит по окружности и имеют магнитосъемную поверхность до 85% от цилиндрической поверхности магнита, что увеличивает коэффициент полезного использования магнитной энергии, снижает рассеяние магнитного потока и потери магнитодвижущей силы постоянного магнита, снижает амплитуду импульсов помехи.

Рабочие поверхности полюсных башмаков охватываются сердечником генераторной катушки не более, чем на 50-70% меньше подобного расстояния между башмаками сердечника генераторной катушки. Такое соотношение выбрано из соображений миниатюризации всего устройства. Пределы расстояний между башмаками сердечника выбраны из расчета габаритов генераторной катушки и минимальных габаритов всего устройства. Предельные размеры магнитной системы выбраны из условий оптимального использования энергии магнитного поля и минимального потока рассеивания.

Расположение сердечника управляющей катушки удаленным от края башмака сердечника генераторной катушки по ходу вращения ротора на длину рабочей поверхности магнитопровода магнитной системы позволяет ослабить импульс помехи.

Сущность изобретения: повышение энергетических показателей системы зажигания, снижение уровня помех. Габаритов и затрат на изготовление достигается тем, что в генераторе, содержащем ротор 1 с вращающейся магнитной системой, неподвижные генераторную катушку с сердечником 5 и управляющую катушку с сердечником 8, магнитная система ротора выполнена в виде подковы с квазизамкнутым со стороны центра ротора полюсами 2 магнитопровода, между которыми помещен постоянный магнит 3 цилиндрической формы. Магнитосъемная поверхность 10 полюсов 2 равен или больше их рабочей поверхности 4. Башмаки 7 сердечника генераторной катушки охватывают 50 70% рабочей поверхности полюсов магнитопровода. Расстояние 11 между внутренними поверхностями полюсов магнитопровода на 20 30% меньше подобного расстояния между башмаками 7 сердечника генераторной катушки. Сердечник 8 управляющей катушки смещен на длину рабочей поверхности полюса магнитопровода. 2 ил.

МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР, содержащий ротор с вращающейся магнитной системой, неподвижные генераторную катушку с сердечником и управляющую катушку с сердечником, отличающийся тем, что вращающаяся магнитная система выполнена подковообразной с полюсами магнитопровода, между которыми помещен радиально намагниченный постоянный магнит цилиндрической формы, причем магнитосъемная поверхность полюсов равна или больше их рабочей поверхности, башмаки сердечника генераторной катушки охватывают 50-70% рабочей поверхности полюсов, а расстояние между внутренними поверхностями последних на 20-30% меньше расстояния между внутренними поверхностями башмаков сердечника генераторной катушки, при этом сердечник управляющей катушки смещен по ходу вращения ротора на длину рабочей поверхности полюса магнитопровода вращающейся магнитной системы.