ЛИНЕЙНЫЙ ГЕНЕРАТОР-КОМПРЕССОР ДЛЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ Российский патент 1997 года по МПК H02K35/02 B60K25/10 

Изобретение относится к электрическим машинам, в частности, к генераторам, и может быть использовано как источник дополнительного электрического питания и сжатия воздуха в транспортных средствах.

Известен генераторный источник питания для трактора (АЗТЭ), содержащий ферромагнитную крышку, внутри которой имеется магнитопровод с пазами, вдоль этих пазов уложена основная обмотка и обмотка возбуждения, а также стартер; по торцам крышки установлены подшипники вращения для крепления ротора, выполненного в виде ферромагнитного цилиндра, на выходном валу которого закреплен приводной шкив. (Фрезинский М.Л. Генераторы переменного тока для автомобильных двигателей. М. "Автомобилестроение", 1968. с.108).

Недостатки устройства наличие обмотки возбуждения, стартера и ременной передачи.

В качестве прототипа выбрана конструкция линейного генератора транспортных средств, содержащего прикрепленный к основанию транспортного средства статор с магнитопроводом и обмоткой и якорь в виде постоянного магнита, соединенный через шток с осью колеса и установленный с возможностью возвратно-поступательного перемещения внутри обмотки (Пат. Великобритания N 1457636, кл. B 60 K 25/10, 1976 г.).

Недостатки прототипа сложность конструкции, низкие удельные характеристики, большое количество комплектующих.

Целью изобретения является снижение расхода энергоносителей (топлива) и расширение функциональных возможностей при передвижении в транспортном устройстве.

Указанная цель достигается за счет соединения якоря постоянного магнита линейного генератора-компрессора с осью колеса, а статора с основанием транспортного средства.

Данная конструкция заявляемого генератора является дополнительным источником автономного питания, поскольку указанное выше соединение позволяет получать дополнительную электрическую энергию без затрат топлива, кроме того, наличие кольцевых постоянных магнитов в верхней и нижней частях статора, обращенных одноименной полярностью к якорю предотвращают жесткие удары якоря о верхний и нижний фланцы статора, т.е. кольцевые магниты играют роль дополнительных амортизаторов.

Наличие выпускного клапана в верхнем фланце и небольших зазоров между якорем и направляющей статора, а также проточенных в ней осевых каналов, создают возможность для сжатия воздуха между верхним фланцем и торцем якоря и выпуска его в ресивер.

На чертеже представлен общий вид заявляемого устройства, магнитопровод статора содержит две намагничивающие катушки 1, намотанные на изолированные каркасы 2, установленные в ферромагнитные цилиндры 3. По торцам катушек 2 имеются полюса 4, упирающиеся с одной стороны в постоянные магниты 5, а с другой в немагнитную направляющую 6, причем, в направляющих 6, прилегающих к верхней намагничивающей катушке 1, имеются осевые канавки, а ферромагнитные цилиндры 3 разделены между собой немагнитной втулкой 7 с радиальным отверстием, а постоянные магниты 5 граничат с фланцем 8, в котором имеется выпускной клапан 9. Якорь 10 линейного генератора-компрессора установлен северным полюсом вверх, на нижнем конце которого имеется шарнир 11, соединяющий его со штоком 12, на выходном конце штока закреплен аналогичный шарнир 11, прикрепленный к оси 13 колеса 14; со стороны оси 13 устройство защищено гофрированным кожухом 15, а с верхней стороны крепится к основанию транспортного средства 16, причем, магнитопровод статора, состоящий из элементов 1 и 4, в радиальном сечении имеет форму буквы "П" и соединен с обращенными друг к другу разноименными полюсами постоянных магнитов 5, имеющих форму полых цилиндров, так что в радиальном сечении, вместе с магнитопроводом, они образуют фигуру, напоминающую букву "С", а между полюсами постоянных магнитов 5 расположена немагнитная направляющая 6, внутри которой установлен якорь 10, выполненный в виде постоянного магнита, полярность которого противоположна полярности полюсных постоянных магнитов, а длина его меньше длины немагнитной направляющей 6.

Линейный генератор-компрессор работает следующим образом.

При движении транспортного средства, в зависимости от состояния покрытия дороги и скорости движения, между осью 13 колеса 14 и основанием транспортного средства 16 возникают механические колебания. Через шток 12 эти колебания передаются на якорь 10 и он начинает совершать возвратно-поступательное движение (колебаться). В результате этих колебаний магнитное поле якоря 10 пересекает витки намагничивающих катушек 1 и в них индуктируется ЭДС, т. е. устройство работает как автономный генератор электрической энергии. Одновременно с этим, через отверстия немагнитной втулки 7, обеспечивающей магнитную развязку между магнитными потоками верхней и нижней катушками, поступает воздух в осевые каналы немагнитной направляющей 6, а оттуда в пространство, образованное внутренней поверхностью верхнего кольцевого постоянного магнита 5, фланцем 8 и торцем якоря 10. Так как воздушный зазор между якорем 10 и немагнитной направляющей 6 очень маленький, то при движении якоря 10 вверх происходит сжатие воздуха в рабочем цилиндре, образованным верхним кольцевым постоянным магнитом 5 и фланцем 8. При достижении определенного давления в этом цилиндре, т.е. когда якорь 10 находится в крайнем верхнем положении срабатывает клапан 9 и выпускает сжатый воздух в накопитель воздуха, т.е. устройство работает как компрессор. Для предотвращения резких ударов якоря 10 о фланцы 8 статора служат кольцевые постоянные магниты 5, поскольку хорошо известно, что одноименные полюса отталкиваются друг от друга.

В транспортных средствах широко используются генераторы переменного тока для питания различных потребителей. Однако, все они требуют либо механического, либо электрического привода, а это сильно усложняет и удорожает конструкцию генератора и требует дополнительных затрат топлива.

В предлагаемой конструкции линейного генератора-компрессора поставленная цель достигается тем, что якорь постоянный магнит соединен с осью колеса, а статор закреплен на основании кузова транспортного устройства.

Таким образом, заявляемая конструкция линейного генератора компрессора позволяет достигнуть поставленной цели снижение расхода энергоносителей и расширение функциональных возможностей при передвижении в транспортном устройстве.

Использование предлагаемого линейного генератора-компрессора для транспортных средств позволяет получить высокий технико-экономический эффект, обусловленный снижением стоимостных показателей и созданием дополнительных благоприятных условий (обогрев кабины, охлаждение двигателя, подкачка колеса и т.д.) для работы и передвижения в транспортных устройствах.

Использование: как источник дополнительного электрического питания и сжатого воздуха в транспортных средствах. Сущность изобретения: линейный генератор-компрессор состоит из магнитопровода, статора, содержащего две катушки 1, установленные в ферромагнитные цилиндры 3. По торцам катушек 2 имеются полюса 4, упирающиеся с одной стороны в постоянные магниты 5, а с другой - в немагнитную направляющую 6, причем, в направляющих 6, прилегающих к верхней намагничивающей катушке 1, имеются осевые канавки, а ферромагнитные цилиндры 3 разделены между собой немагнитной втулкой 7 с радиальным отверстием, а постоянные магниты 5 граничат с фланцем 8, в котором имеется выпускной клапан 9. Якорь 10 линейного генератора-компрессора установлен северным полюсом вверх, на нижнем конце которого имеется шарнир 11, соединяющий его со штоком 12, на выходном конце штока закреплен аналогичный шарнир 11, прикрепленный к оси 13, колеса 14, со стороны оси 13 устройство защищено гофрированным кожухом 15, а с верхней стороны крепится к основанию транспортного средства 16, причем, магнитопровод статора соединен с обращенными друг к другу разноименными полюсами постоянных магнитов 5. 1 з.п. ф-лы. 1 ил.

1. Линейный генератор-компрессор для транспортных средств, содержащий прикрепленный к основанию транспортного средства статор с магнитопроводом и обмоткой и якорь в виде постоянного магнита, соединенный через шток с осью колеса и установленный с возможностью возвратно-поступательного перемещения внутри обмотки, отличающийся тем, что внутри статора размещены, прилегая к его фланцам, постоянные кольцевые магниты, обращенные друг к другу разноименными полюсами так, что их полярность противоположна полярности постоянного магнита якоря, шток которого соединен с постоянным магнитом и осью колеса шарнирно, причем обмотка статора выполнена в виде двух секций, разделенных немагнитной втулкой с радиальными отверстиями, а постоянные магниты статора разделены немагнитной направляющей, вдоль внутренней поверхности которой выполнены осевые каналы, при этом длина постоянного магнита якоря меньше длины немагнитной направляющей, а фланец статора, прилегающий к основанию транспортного средства выполнен с впускным клапаном. 2. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что магнитопроводы катушек обмотки выполнены в виде ферромагнитных цилиндров с полюсами по торцам катушек, причем их полюса у фланцев статора упираются в кольцевые постоянные магниты, а их внутренние полюса упираются в немагнитную направляющую.