Электроагрегат Советский патент 1984 года по МПК H02K35/00 

Иэо0ретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для преобразования механической энергии первичногодвигателя в электрическую, и предназначено для использования преимущественно в автономных энергоустановках на транспортных объектах и в системах аварийного обеспечения электроэнергией..

Известен линейный генератор переменного тока содержа11(ий неподвижную магнитную систему возбуждения и якорь из электропроводного материала, помещенный в герметическую камеру, заполненную жидким металлом в которой жестко закреплены электроды для подключения к нагрузке, причем на концевых участках камеры установлены сильфоны, внутренние торцовые поверхности которых жестко связаны с якорем, а наружные - с приводным механизмом. Данный генератор имеет эффективную систему о итаждения якоря и малое время выхода на режим С1.

Недостатки генератора - низкий КПД, связанный с существенными гидравлическими и электрическими потерями; недостаточный ресурс работы, определяемый ресурсом сильфонов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является электроагрегат, содержащий тепловой двигатель с поршнями, трансформатор с первичной и вторичной обмотками на сердечниках и генератор переменного тока, включающий неподвижную магиифную систему с элементами возбуждения, между полюсами которой размещены заполненные жидким металлом камеры, к которым примыкают элетроды и в которых расположены якори связанные с поршнями теплового двигателя и образ sющиe вместе с электродами и участками камеры с жидким Аюталлои первичную обмотку указанного трансформатора C2J.

Генератор, имея существенные преимущества перед дизель-генераторами с вращающимся ротором, отличается недостаточно высокими массогабаритными показателями (ввиду линейного перемещения якоря его длина больше линейных размеров магнитопровода возбуждения вдоль направления движения якоря на величину хода, что обуотлавливает большую массу якоря } и недостаточно высокой надежностью (генератор содержит большое количество агрессивного жидкого металла,, а создание надежных уплотнений на штоках представляет собой сложную задачу как и изготовление заполняемой жидким металлом прямоугольной камеры, размеры которой необходимо выдерживать с высокой ностью, чтобы сохранялся постоянным малый здзор между якорем и стенками камеры ).

Цель изобретения - улучшение удельных массагабаритных показателе и повышение надежности генератора.

Цель достигается тем, что в электроагрегате, содержащем тепловой двигатель с поршнями, трансформатор с первичной и вторичной обмотками на сердечниках, и генератор переменного тока, включгиощий неподвижную магнитную систему с элементами возбуждения, между полюсами которой размещены заполненные жидким металлом камеры, к которым примыкают электроды и в которых расположены якори, связанные с поршнями теплового двигателя и образующие вместе с электродами и участками камеры с жидким металлом первичную обмотку указанного трансформатора, якори выполнены в виде дисков, установленных с возможностью качания в плоскости, перпендикулярной их оси, а камеры полюса магнитной системы и сердечники трансформатора выполнены в виде тел вращения, соосных с. якорем.

На фиг. 1 показан генератор, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение В-Б на фиг. 1.

Электроагрегат содержит генерато переменного тока, включающий неподвижную магнитную систему с элементами возбуждения 1, между полюсами 2 которой размещены заполненные жидким металлом камеры 3, к которым примыкают электроды, выполненные в виде токопроводящего цилиндра-4, электропроводной шайбы 5 и токопроводящего стержня 6. В камерах 3 размещены якори, выполненные в виде дисков 7, связанных с поршнями 8, теплового роторного двигателя 9. Якори 7 с электродами и участками камеры с жидким металлом образуют первичную обмотку трансформатора, имеющего сердечник 10. Съем мощности производится со вторичной обмотки 11 этого трансформатора. В генератор введена гидравлическая система, синхронизирующая движение якорей, расположенных на разных ветвях магнитной системы, и содержащая два моментных гйдроцилиндра 12, которые соединены рдин с другим гидравлически последовательно с помощью каналов 13. Валы 14 гидроцилиндров жестко связаны с поршнями 8 теплового роторного двигателя. Рабочими органами гидроцилиндров являются пластины 15, жёстко укрепленные на валах 14.

Генератор работает следующим образом.,

При запуске двигателя поршень 8, совершая вращательное движение, сжимает воздух в полостях 16. После впрыскивания топлива через форсунки

17 в этих полостях происходит воепЪаменение горючей смеси и поршень начинает вращаться в противоположную сторону и сжимает воздух в полостях 18. Затем в эти полости впрыскивается топливо и процесс повторяется. Осуществляемое таким обраэом качательное (возвратно-вращательное) движение поршней 8 приводит к качательному движению валов 19 и насаженных на них якорей 7. В якорях наводится переменная, радисшьно направленная ЭДС, которая, в свою очередь, вызывает переменный электрический ток в первичных обмотках трансформаторов. Электрическая мощность снимается со вторичных обмоток трансформаторов. При качании поршней одновременно происходит также качание валов 14 гидроцилиндров 12 и связанных с ними пластин 15. Ввиду практической несжимаемости : жидкости гидравлически последовательная связь гидроцилиндров обеспе-чивает синхронизацию движения валов гидроцилиндррви поршней двигателя, относящихсй к разным якорям и, следовательно, движения самих якорей

Синхронизацию возможно такАе. осуществить механическим способом, например, с помощью шестеренчатого механизма. Если генератор работает на потребителя постоянного тока через выпрямитель, то система синхронизации оказывается ненужной.

В качестве приводного двигателя можно также использовать тепловой дйигатель с возвратно-поступательны движением поршней. В этом случае валы 6 должны быть связаны с поршнями двигателя через преобразователи возвратно-поступательного движения в качательное. В качестве последних можно использовать известные механизмы, преобразующие линейное движение в поворотное, например гидравлический преобразователь, состоящий из линейных и моментных гидроцилиндров; реечно-эубчатую (реечно-шестеренчатую ) передачу; коромысловый механизм; передачу тодкатель-кулачок.

Генератор с качающимся якорем обладает следующиьш преимуществами по сравнению с известным. В генераторе

0 мощность генерируется .во всем объеме якоря. Это позволяет обеспечить заметное уменьшение массы подвижных частей предложенного генератора, что вызывает при заданных параметрах двигателя увеличение частоты

5 Ум.Так кик- мощность, генерируемая в якоре W , где S площадь сечения магнитопровода (перпендикулярно магнитному полю); сЛ- тол1пина якоря, то при заданных

0 Wp. и 0 уменьшение М приводит к пропорциональному уменьшению S и, следовательно, массы и габаритов магнитопровода, сос савлякяцего основную массу генератора. Так как маг5нитное поле трансформатора замкнуто внутри сердечника, то в трансформаторе отсутствует ярмо, что также уменьшает массу генератора. Наличие торообразных замкнутых обмоток транс0форматора существенно уменьшает «го магнитное рассеяние. Резко уменьшается количество агрессивного жидкого метгшла, который находится только в камерах и пространстве |но от5делен от синхронизирующей жидкости, так что последияя может быть неэяект- ропроводной. Появляется ёоэможность использования надежных уплотнений, предотвращающих протечку жидкого металла, что повышает надежность ге0нератора. За счет замены заполненных жидким металлом прямоугольных камер на цилиндрические существенно упрощается технология их изготовления.

АS-6

ЭЛЕКТРОАГРЕГАТ, содержащий тепловой двигатель с поршнями, трансформатор с первичной и вторичной обмотками на сердечниках и генератор переменного тока, включающий неподвижную магнитную систему с элементами возбуждения, между полюсами котоI рой размещены заполненные жидким металлом камеры, к которым примыкают электроды и в которых расположены якори,связанные с поршнями теплового двигателя и образуювше вместе с электродами и участками камеры с жидким металлом первичную обмотку упомянутого трансформатора, отличающийся тем, что, с целью улучшения удельных массогабаритных показателей и повьвиения надежности, якори выполнены в виде дисков, установленных с-возможностью качания в плоскости, перпендикулярной их оси, а камеры, полюса магнитной системы и сердечники трансформатора выполнены в виде тел вра9 щения, соосных с якорем. (П W 00 СП W