Силовая установка Советский патент 1992 года по МПК H02K23/00 F02G1/43 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к силовым установкам с тепловыми двигателями и электрическим выходом мощности, и может быть использовано в автотракторной технике, а также других автономных агрегатах, в которых питание электрооборудования осуществляется от источников постоянного тока.

Известны силовые установки, содержащие двигатель внутреннего сгорания с электрогенератором, характеризующиеся тем, что двигатель и генератор представляют собой отдельные машины, что обуславливает снижение общего КПД установки и увеличивает материалоемкость.

Кроме того, использование в качестве первичного двигателя внутреннего сгорания сопровождается повышенными уровнями шума, вибрации, токсичности отработавших газов и т.п

Известны также силовые установки, использующие в качестве первичного двигатель с внешним подводом теплоты (ДВПТ), не имеющий отмеченных недостатков. Эти двигатели в большинстве случаев имеют высокое давление во внутренней полости, поэтому выходной конец вала ДВПТ, присоединенный к электрогенератору, должен быть надежно уплотнен.

Недостатком таких установок является относительно низкий КПД, обусловленный большими потерями в уплотнениях. При этом, чем выше внутреннее давление, тем больше усилие, сжимающее вал, и соответствующие потери энергии в уплотнении.

В качестве прототипа выбрана установка, включающая двигатель с внешним подводом теплоты и электрическую машину постоянного тока (ЭМПТ). В этой установке коленчатый вал ДВПТ через зубчатую передачу связан с ЭМПТ. ЭМПТ полностью нахоVI

CJ

VI

к

со

дится в общем с ДВПТ герметичном корпусе и под тем же высоким давлением.

Недостатки прототипа обусловлены тем, что ЭМПТ находится в полости с высоким давлением.

Целью изобретения является повышение КПД путем выноса части машины из зоны высокого давления, снижение материалоемкости путем уменьшения толщины корпуса на указанной части при одновре- менном упрощении эксплуатации.

Это достигается тем, что силовая установка, содержащая двигатель с внешним подводом теплоты и расположенную в ее корпусе электрическую машину постоянно- го тока обращенной конструкции с постоян- ными магнитами, индуктором на валу, расположенном в зоне высокого давления, якорем, коллектором и щетками, дополнительно снабжена немагнитным экраном, герметично отделяющим индуктор от якоря, коллектора и щеток, дополнительным валом, магнитной или электромагнитной муфтой, состоящей из двух частей, одна из которых располагается в зоне индуктора, другая - в зоне якоря, коллектора и щеток, при этом щетки механически связаны с дополнительным валом.

Немагнитный экран плотно прилегает к неподвижному якорю, чем гарантируется способность немагнитного экрана выдерживать избыточное давление внутри картера. Согласованное вращение индуктора и щеток обеспечивается устройством с магнитной связью, а именно экранированной муфтой на постоянных магнитах или электромагнитной муфтой.

В конкретных вариантах исполнения силовой установки ЭМПТ обращенной конструкции может быть цилиндрического или торцового типа.

На чертеже показана принципиальная схема силовой установки с ЭМПТ торцового типа.

Силовая установка состоит из ДВПТ 1, на валу 2 которого закреплен сердечник индуктора 3 с постоянными магнитами индуктора 4 и магнитами муфты 5. Немагнитный экран 6 отделяет индуктор от якоря и щеточ- но-коллекторного узла ЭМПТ. Якорь ЭМПТ включает обмотку 7 и сердечник 8. а щеточ- но-коллекторный узел - щетки 9 и коллектор 10. Щетки 9 расположены в обойме 11, которая может вращаться на оси 12. Якорь и щеточно-коллекторный узел закрыты корпусом 13, крепящимся к картеру ДВПТ 14. На обойме 11 закреплены контактные кольца 15, которые с помощью щеток 16 соединяются переключателем 17с независимым источником питания 18 или внешней сетью 19.

Установка работает следующим образом.

Для запуска ДВПТ 1 от внешнего независимого источника постоянного тока (например, аккумулятора 18) к ЭМПТ подводится электроэнергия. ЭМПТ работает в двигательном режиме и проворачивает вал 2 ДВПТ 1. После запуска ДВПТ ЭМПТ отключается переключателем 17 от независимого источника тока 18 и начинает работать в генераторном режиме.

Для обеспечения согласованного вращения щеток 9 со скоростью, равной скорости вращения индуктора 3, при наличии разделяющего их немагнитного герметичного экрана 6 применена магнитная муфта с магнитами 5.

Электрическое соединение якоря ЭМПТ с внешним электрооборудованием при наличии вращающихся щеток производится с помощью контактных колец 15 и дополнительных щеток 16.

Формула изобретения

Силовая установка, содержащая двигатель с внешним подводом теплоты и расположенную в ее корпусе электрическую машину постоянного тока обращенной конструкции с постоянными магнитами, индуктором на валу, расположенном в зоне высокого давления, якорем, коллектором и щетками, отличающаяся тем, что, с целью повышения КПД путем выноса части машины из зоны высокого давления, снижения материалоемкости путем уменьшения толщины корпуса на указанной части при одновременном упрощении эксплуатации, она снабжена немагнитным экраном, герметично отделяющим индуктор от якоря, коллектора и щеток, дополнительным валом, магнитной или электромагнитной муфтой, состоящей из двух частей, одна из которых располагается в зоне индуктора, другая - в зоне якоря, коллектора и щеток, при этом щетки механически связаны с дополнительным валом.

11 7

шг

Использование: в автотракторной технике и других автономных агрегатах, в кото- рых питание электрооборудования осуществляется от источников постоянного тока. Сущность изобретения: силовая установка в корпусе содержит двигатель с внешним подводом теплоты, электрическую машину постоянного тока с постоянными магнитами. Индуктор расположен в зоне высокого давления. Якорь, щеточно-коллекторный узел отделены от зоны высокого давления немагнитным герметичным экраном. Магнитная или электромагнитная муфта имеет две части: одна - в зоне индуктора, другая - в зоне якоря и щеточно-коллекторного узла. 2 ил.

5 Ґ37 фиг.2