ТОПЛИВОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Российский патент 2000 года по МПК F02B71/04 

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для преобразования энергии топлива в электрический ток.

Известен энергетический блок-преобразователь энергии топлива в электричество, состоящий из поршневого прямолинейного двигателя внутреннего сгорания и генератора электрического тока, состоящего из двух катушек - одна внутри другой, установленных в картере на двигателях внутреннего сгорания [1].

Недостатком известного блока является сложность, большое количество деталей, низкий КПД.

Известен также электрический генератор переменного тока, объединенный с ДВС, поршень - магнит которого свободно размещен в цилиндре с возможностью возвратно-поступательного движения, а в камерах сгорания размещены амортизаторы [2]. Он наиболее близок и принят за прототип.

Недостатком известного генератора является обязательная необходимость изготовления цилиндра из немагнитного материала, большая масса поршня, невозможность регулирования ЭДС, невысокий КПД, невысокая мощность.

Задача изобретения - повышение мощности, КПД, расширение области применения преобразователя.

Задача решается тем, что топливоэлектрический преобразователь, содержащий статор, электрическую обмотку, ротор, цилиндр двигателя внутреннего сгорания, два поршня, связанные между собой механическими тягами и свободно размещенные внутри преобразователя с образованием камер сгорания, дополнительно содержит второй цилиндр, установленный оппозитно первому, причем между ними установлен статор, выполненный из внешней, снабженной обмоткой возбуждения, и внутренней частей, установленных коаксиально, а электрическая обмотка установлена на роторе, который установлен между частями статора с возможностью возвратно-поступательного движения.

При этом внутренняя часть статора может быть снабжена обмоткой возбуждения.

Предлагаемый преобразователь имеет высокий КПД, работает на жидком или газообразном топливе и позволяет получать переменный электрический ток. Высокий КПД достигается за счет хорошего наполнения и вентиляции цилиндров, высокой частоты преобразования, небольшой массы подвижных частей, малых механических потерь и малых потерь в магнитной системе. Потери в магнитной системе статора малы благодаря коаксиальному расположению частей статора, обеспечивающему низкое сопротивление магнитному потоку и перпендикулярность линий магнитного потока направлению движения ротора. Кроме того, за счет применения обмотки возбуждения возможно регулирование получаемой ЭДС путем изменения тока возбуждения.

Кроме того, предлагаемое устройство позволит при установке двух преобразователей в один блок последовательно один за другим при противофазном включении роторов (или статоров) обеспечить компенсацию вибрации, так как движение подвижных частей будет синхронным и противофазным. Предлагаемый преобразователь отличается долговечностью, так как в нем мало трущихся и сильно нагруженных частей.

На фиг. 1 схематично изображен вертикальный разрез, на фиг. 2 - горизонтальный разрез топливоэлектрического преобразователя.

Преобразователь содержит два оппозитно расположенных цилиндра 1, 2 с поршнями 3, 4 соединенных с штоками 4, 5, 6, 7, на которых закреплен ротор 8, с рабочей обмоткой 9, который перемещается внутри магнитной системы статора, состоящей из наружной 10, с обмоткой возбуждения 11, и внутренней 12 частей, расположенных коаксиально. Цилиндры имеют впускные окна 13 для подачи горючей смеси, выпускные окна 14 для выпуска отработанных газов, перепускные каналы 15, 16 и свечи зажигания 17, 18. Скользящие контакты ротора 19, 20, неподвижные контакты статора 21, 22 и силовые выводы 23, 24 образуют цепь ротора. Промежуточные опоры 25, 26 служат для крепления цилиндров и статора. Датчик момента зажигания и коммутатор запуска не показаны.

Устройство работает следующим образом.

При запуске на обмотку статора 11 и обмотку ротора 9 подается электрический ток, например от аккумулятора. Ток статорной обмотки 11 формирует магнитный поток, линии которого перпендикулярны направлению линии движения ротора 8. Ток, протекающий по обмотке ротора 9, создает силу, направление которой зависит от полярности включения ротора. При перемещении поршней 3, 4 в одном из цилиндров 1, 2 будет происходить всасывание, а в другом сжатие рабочей смеси. В момент, определяемый датчиками момента зажигания, происходит поджог смеси одной из свечей зажигания 17, 18, вспышка и перемещение поршней 3, 4 и ротора 8 в противоположном направлении под действием давления газов. В этот момент коммутатор запуска изменяет полярность тока ротора 8, что увеличивает скорость поршней 3, 4 и ротора 8, и в другом цилиндре происходит сжатие, вспышка, рабочий ход. Ток запуска от ротора отключается, преобразователь запускается. В процессе работы в цилиндрах 1, 2 по очереди происходят сжатие, вспышка, рабочий ход. Ротор 8 движется возвратно-поступательно и пересекает линии магнитного потока статора 10, 12, в обмотке ротора 9 генерируется переменный электрический ток, который снимется со скользящих контактов ротора 19, 20 на неподвижные контакты статора 21, 22 выводится силовыми выводами 22, 23 к нагрузочным клеммам. ЭДС преобразователя зависит как от частоты преобразования, так и от тока статора. При увеличении частоты или тока статора при прочих равных условиях ЭДС будет возрастать.

Таким образом, по сравнению с прототипом, предлагаемая конструкция позволяет создавать легкие, мощные, экономичные и долговечные преобразователи энергии топлива в электрический ток.

Источники информации.

1. Описание изобретения к заявке 95105613/06, 27.03.95, 20.01.95 Бюл. N 2, Иванов П.С., Шаталин Н.М.

2. Описание изобретения к патенту РФ 2046966, 29.11.89, 27.10.95 Бюл. N 30 Памфилов Р.К. (прототип).

Изобретение относится к энергомашиностроению и может быть использовано в качестве автономного источника энергии на транспорте. Задача изобретения - повышение мощности, КПД, расширение области применения преобразователя. Преобразователь содержит два оппозитно расположенных цилиндра 1,2 с поршнями 3,4, соединенных с штоками 4,5,6,7, на которых закреплен ротор 8 с рабочей обмоткой 9, который перемещается внутримагнитной системы статора, состоящей из наружной 10 с обмоткой возбуждения 11 и внутренней 12 частей, расположенных коаксиально. Цилиндры имеют впускные окна 13 для подачи горючей смеси, выпускные окна 14 для выпуска отработанных газов, перепускные каналы 15,16 и свечи зажигания 17,18. Скользящие контакты ротора, неподвижные контакты статора и силовые выводы образуют цепь ротора. Промежуточные опоры 25,26 служат для крепления цилиндров и статора. Датчик момента зажигания и коммутатор запуска не показаны. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Топливоэлектрический преобразователь, содержащий статор, электрическую обмотку, ротор, цилиндр двигателя внутреннего сгорания, два поршня, связанные между собой механическими тягами и свободно размещенные внутри преобразователя с образованием камер сгорания, отличающийся тем, что он дополнительно содержит второй цилиндр, установленный оппозитно первому, причем между ними установлен статор, выполненный из внешней, снабженной обмоткой возбуждения, и внутренней частей, установленных коаксиально, а электрическая обмотка установлена на роторе, который установлен между частями статора с возможностью возвратно-поступательного движения и жестко соединен с поршнями, размещенными в цилиндрах. 2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что внутренняя часть статора снабжена обмоткой возбуждения.