RU2097587C1

RU2097587C1 - Engine-generator set

Info

Publication number: RU2097587C1
Application number: RU95101879A
Authority: RU
Inventors: Рид Константинович Памфилов
Original assignee: Рид Константинович Памфилов
Priority date: 1995-02-02
Filing date: 1995-02-02
Publication date: 1997-11-27
Also published as: RU95101879A

Abstract

FIELD: power-plant engineering. SUBSTANCE: engine-generator set has primary heat engine and electromechanical converter in the form movable part incorporating magnetic system and magnetic core. Movable part functions as output working element when set is running as engine and in braked state it may be used as generator. EFFECT: improved design. 13 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электроагрегатам, объединяющим в себе первичный поршневой двигатель и электромеханический преобразователь, и может найти применение в качестве приводного двигателя, например, в транспортных средствах. The invention relates to electrical engineering, in particular to electrical units that combine a primary piston engine and an electromechanical converter, and can find application as a drive engine, for example, in vehicles.

Известен электроагрегат, состоящий из двигателя внутреннего сгорания и электрического генератора [1]
Недостатком агрегата является наличие отдельных генератора и двигателя, что увеличивает габариты и вес (массу) агрегата.Known electrical unit, consisting of an internal combustion engine and an electric generator [1]
The disadvantage of the unit is the presence of a separate generator and engine, which increases the dimensions and weight (weight) of the unit.

Наиболее близким к предложенному электроагрегату является роторно-поршневой совмещенный электроагрегат, включающий в себя двигатель внутреннего сгорания и генератор [2]
Недостатком агрегата является необходимость применения дополнительного электродвигателя для преобразования электрической энергии в механическую.Closest to the proposed power unit is a rotary piston combined power unit, which includes an internal combustion engine and a generator [2]
The disadvantage of the unit is the need to use an additional electric motor to convert electrical energy into mechanical energy.

Задача изобретения упрощение агрегата, снижения массы габаритов и материалоемкости при одновременном увеличении мощности. The objective of the invention is the simplification of the unit, reducing the weight of dimensions and material consumption while increasing power.

Задача решается тем, что электроагрегат состоит из первичного поршневого двигателя, преобразующего энергию рабочего тела в перемещение поршня в цилиндре, и из электромеханического преобразователя, содержащего источник магнитного поля, и согласно изобретению снабжен по крайней мере одной внешней подвижной частью, содержащей магнитную систему и магнитопровод, датчиками положения поршня двигателя, корпус агрегата выполнен из немагнитного диэлектрического материала, магнитная система внешней части включает постоянный магнит и/или электрическую обмотку, а электромеханический преобразователь содержит магнитную систему и магнитопровод и выполнен в виде преобразователя магнитного поля источника в перемещающееся или изменяющееся поле, взаимодействующее с внешней частью. The problem is solved in that the electric unit consists of a primary piston engine that converts the energy of the working fluid into the movement of the piston in the cylinder, and of an electromechanical transducer containing a magnetic field source, and according to the invention is equipped with at least one external movable part containing a magnetic system and a magnetic circuit, sensors of the position of the engine piston, the housing of the unit is made of non-magnetic dielectric material, the magnetic system of the outer part includes a permanent magnet and / or electric tric winding, and the electromechanical converter contains a magnetic system and magnetic circuit and is made in the form of a converter of the magnetic field of the source into a moving or changing field interacting with the external part.

Кроме того, поршень двигателя содержит электрическую обмотку и/или постоянный магнит или выполнен в виде постоянного магнита, а электромеханический преобразователь включает в себя поршень двигателя, магнитную систему и магнитопровод внешней подвижной части. In addition, the engine piston contains an electric winding and / or a permanent magnet or is made in the form of a permanent magnet, and the electromechanical converter includes a motor piston, a magnetic system and a magnetic core of the external moving part.

Кроме того, поршень двигателя выполнен из магнитомягкого материала, а электромеханический преобразователь включает в себя поршень двигателя, магнитную систему и магнитопровод внешней части, а также магнитопровод и магнитную систему, содержащую постоянный магнит и/или электрическую обмотку, неподвижно установленные снаружи корпуса. In addition, the engine piston is made of soft magnetic material, and the electromechanical converter includes an engine piston, a magnetic system and an external magnetic circuit, as well as a magnetic circuit and a magnetic system containing a permanent magnet and / or electric winding, fixedly mounted outside the housing.

Кроме того, внутренняя поверхность корпуса и наружная поверхность поршня двигателя выполнены в виде, по крайней мере, прямого круглого цилиндра с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оси цилиндра. In addition, the inner surface of the housing and the outer surface of the piston of the engine are made in the form of at least a straight circular cylinder with the possibility of reciprocating movement along the axis of the cylinder.

Кроме того, внутренняя поверхность корпуса и наружная поверхность поршня двигателя выполнена в виде фигур вращения, по крайней мере, тора с возможностью вращательного или возвратно-поступательного перемещения. In addition, the inner surface of the housing and the outer surface of the piston of the engine is made in the form of figures of rotation of at least a torus with the possibility of rotational or reciprocating movement.

Кроме того, двигатель выполнен роторно-поршневым и, по крайней мере, с одной рабочей камерой и с возможностью вращения поршня-ротора. In addition, the engine is made of a rotary piston and with at least one working chamber and with the possibility of rotation of the piston-rotor.

Кроме того, корпус двигателя снабжен ферромагнитными вставками - магнитопроводами, коммутатором, соединенным с обмоткой магнитной системы и датчиками положения с возможностью размыкания обмотки при обратном движении поршня двигателя, контактами, соединенными с обмоткой внешней части с возможностью подключения внешней части электрической цепи. In addition, the motor housing is equipped with ferromagnetic inserts - magnetic circuits, a switch connected to the winding of the magnetic system and position sensors with the ability to open the winding during reverse movement of the engine piston, contacts connected to the winding of the external part with the possibility of connecting the external part of the electrical circuit.

Кроме того, внешняя часть установлена с возможностью затормаживания, первичный двигатель выполнен в виде двигателя внутреннего сгорания и свободно-поршневой машины. In addition, the external part is installed with the possibility of braking, the primary engine is made in the form of an internal combustion engine and a free piston machine.

Первичным двигателем агрегата может служить любая поршневая машина (двигатель), преобразующая энергию рабочего тела (газ, пар, жидкость) с помощью поршня, движущегося в цилиндре [3, с 406. The primary engine of the unit can be any piston machine (engine) that converts the energy of the working fluid (gas, steam, liquid) using a piston moving in a cylinder [3, p. 406.

К таким двигателям относятся, например, двигатели внутреннего сгорания и паровые машины [3, с. 406] В этих двигателях (в частности, в двигателе внутреннего сгорания) поршень может совершать возвратно-поступательное, возвратно-вращательное или вращательное перемещение (например, двигатель Ванкеля [3, с.72]). Such engines include, for example, internal combustion engines and steam engines [3, p. 406] In these engines (in particular, in an internal combustion engine), the piston can perform reciprocating, reciprocating, or rotational movement (for example, a Wankel engine [3, p. 72]).

Свободно установленный поршень, механический не связанный с внешними частями, требует применения датчиков положения поршня для управления двигателем (не показаны) [3, с.473]
Для управления агрегатом можно предусмотреть несиловые механические связи с поршнем.A freely installed piston, mechanical not connected to external parts, requires the use of piston position sensors to control the engine (not shown) [3, p. 473]
To control the unit, non-force mechanical connections with the piston can be provided.

На чертеже изображен агрегат, продольный разрез. The drawing shows the unit, a longitudinal section.

Агрегат содержит корпус 1 из немагнитного диэлектрического материала с ферромагнитными вставками магнитопроводами 2. Внутри корпуса расположен подвижный рабочий орган первичного двигателя поршень 3. Снаружи корпуса расположены одна или две внешние подвижные части 4, содержащие по крайней мере только ферромагнитный магнитопровод 5. The unit contains a housing 1 of non-magnetic dielectric material with ferromagnetic inserts magnetic cores 2. Inside the housing there is a movable working element of the primary engine piston 3. Outside the housing there are one or two external moving parts 4 containing at least only a ferromagnetic magnetic circuit 5.

Внутренняя полость корпуса 1 имеет, например, форму или прямого цилиндра (поршень 3 может совершать возвратно-поступательное перемещение вдоль оси AA или вращательное перемещение вокруг оси BB, как в двигателе Ванкеля), или фигуры вращения, по крайней мере тора (поршень 3 совершает вращательное или возвратно-вращательное перемещение вокруг оси BB). The internal cavity of the housing 1 has, for example, a shape of either a straight cylinder (piston 3 can reciprocate along the axis AA or rotational movement around axis BB, as in a Wankel engine), or figures of rotation of at least a torus (piston 3 rotates or rotational movement around the axis BB).

Источником магнитного потока (поля) служит или сам поршень 3, или магнитная система 6, установленная неподвижно снаружи корпуса 1. Поле создается постоянным магнитом 7 или электрической обмоткой 8. Внешняя подвижная часть 4 может содержать или постоянный магнит и/или электрическую обмотку 9. The source of the magnetic flux (field) is either the piston 3 itself, or the magnetic system 6, which is mounted motionlessly outside the housing 1. The field is created by a permanent magnet 7 or an electric winding 8. The external movable part 4 can contain either a permanent magnet and / or an electric winding 9.

Электроагрегат может служить двигателем или генератором. В первом случае токи, наводимые в части 4, взаимодействуют с полем источника, преобразованного поршнем 3, создают механическую силу. The power unit can serve as an engine or generator. In the first case, the currents induced in part 4 interact with the field of the source transformed by the piston 3 and create a mechanical force.

Если токи созданы в теле магнитопровода 5 (как в двигателе Шенфера) или в обмотке 9, то возникает асинхронный момент, если на части 4 размещен постоянный магнит, то синхронный момент. If the currents are created in the body of the magnetic circuit 5 (as in the Schoenfer motor) or in the winding 9, then an asynchronous moment occurs, if a permanent magnet is placed on part 4, then the synchronous moment.

В электроагрегате генераторе обмотка 9 через скользящие контакты соединяется с внешним потребителем. Подвижная часть 4 при этом может быть заторможена. Частота тока в обмотке 9 служит мерой частоты перемещения поршня 3 или части 4. Так, если часть 4 заторможена, то частота тока соответствует частоте движения поршня 3. Если часть 4 не заторможена, то соответствует частоте скольжения части 4 относительно поршня 3 (при синхронном режиме скольжение отсутствует). In the generator electric generator, the winding 9 is connected to the external consumer via sliding contacts. The movable part 4 may be inhibited. The current frequency in the winding 9 is a measure of the frequency of movement of the piston 3 or part 4. So, if part 4 is inhibited, then the current frequency corresponds to the frequency of movement of the piston 3. If part 4 is not inhibited, then corresponds to the sliding frequency of part 4 relative to the piston 3 (in synchronous mode no slip).

Для преобразования двунаправленных перемещений поршня в однонаправленное предусмотрен коммутатор (не показан), включенный в цепь электрической обмотки 8 или 9, или обмотки поршня 3 (не показана). Коммутатор управляется сигналами датчиков положения и размыкает обмотку при возвратном перемещении части 4. To convert bidirectional piston movements to unidirectional, a switch (not shown) is included in the circuit of the electric winding 8 or 9, or the piston winding 3 (not shown). The switch is controlled by the signals of the position sensors and opens the winding during the return movement of part 4.

Электроагрегат с внешним источником поля (см. чертеж) работает следующим образом. An electric unit with an external field source (see drawing) works as follows.

При движении поршня 3 магнитное поле источника 6 модулируется и в результате появляется составляющая поля, перемещающаяся относительно части 4. Эта составляющая поля наводит в элементах части 4 токи (ЭДС). Взаимодействие токов с магнитным полем создает механическую силу, перемещающую подвижную часть 4. Частота токов в обмотке 9 используется для измерения параметров движения части 4 или поршня 3. When the piston 3 moves, the magnetic field of the source 6 is modulated and, as a result, a field component appears that moves relative to part 4. This field component induces currents (EMF) in the elements of part 4. The interaction of currents with a magnetic field creates a mechanical force moving the movable part 4. The frequency of the currents in the winding 9 is used to measure the motion parameters of part 4 or piston 3.

Для амортизации поршня в крайних положениях предусмотрены амортизаторы, установленные внутри цилиндра (не показаны). Амортизаторы выполнены в виде механической пружины или постоянного магнита. В последнем случае поршень выполнен в виде постоянного магнита или содержит постоянный магнит. To absorb the piston in the extreme positions, shock absorbers are installed inside the cylinder (not shown). Shock absorbers are made in the form of a mechanical spring or a permanent magnet. In the latter case, the piston is made in the form of a permanent magnet or contains a permanent magnet.

В агрегате с возвратно-поступательным движением поршня установлены два амортизатора. В агрегате с возвратно-вращательным движением поршня можно установить один амортизатор-магнит. Two shock absorbers are installed in the reciprocating piston unit. In a unit with a reciprocating movement of the piston, one shock absorber magnet can be installed.

Источники информации. Sources of information.

1. Электроагрегаты бензиновые унифицированные переменного тока, техническое описание и инструкция по эксплуатации. IBA.64.3110TO. 1. Unified gasoline electric units of alternating current, technical description and operating instructions. IBA.64.3110TO.

2. авторское свидетельство СССР N 1772376, кл. E 02 B 53/00, 1989. 2. USSR copyright certificate N 1772376, cl. E 02 B 53/00, 1989.

3. Политехнический словарь. Советская энциклопедия, 1989. 3. Polytechnical dictionary. Soviet Encyclopedia, 1989.

Claims

1. The electric unit, consisting of a primary piston engine that converts the energy of the working fluid into the movement of the piston in the cylinder, and from an electromechanical transducer containing a magnetic field source, characterized in that it is equipped with at least one external movable part containing a magnetic system and a magnetic circuit, sensors of the position of the engine piston, the body of the unit is made of non-magnetic dielectric material, the magnetic system of the outer part includes a permanent magnet and / or electrical a coil, an electromechanical converter contains a magnetic system and a magnetic circuit and is made in the form of a converter of a magnetic field of a source into a moving field interacting with the external part.

2. The electric apparatus according to claim 1, characterized in that the piston of the engine contains an electric winding and / or a permanent magnet or is made in the form of a permanent magnet, and the electromechanical converter includes a motor piston, a magnetic system and a magnetic circuit of an external moving part.

3. The electric apparatus according to claim 1, characterized in that the piston of the engine is made of soft magnetic material, and the electromechanical converter includes a motor piston, a magnetic system and a magnetic circuit of the outer part, as well as a magnetic circuit and a magnetic system containing a permanent magnet and / or electric winding fixedly mounted outside the enclosure.

4. The electric plant according to claims 1 to 3, characterized in that the inner surface of the housing and the outer surface of the piston of the engine are made in the form of at least a straight circular cylinder with the possibility of reciprocating movement along the axis of the cylinder.

5. The electric plant according to claims 1 to 3, characterized in that the inner surface of the housing and the outer surface of the piston of the engine are made in the form of figures of rotation of at least the torus with the possibility of rotational or reciprocal rotation.

6. The electric plant according to claims 1 to 3, characterized in that the engine is made rotary-piston with at least one working chamber and with the possibility of rotation of the piston-rotor.

7. The power plant according to paragraphs. 1 to 6, characterized in that the engine casing is equipped with ferromagnetic inserts, magnetic circuits.

8. The electric plant according to claims 1 to 7, characterized in that it is equipped with a switch connected to the winding of the magnetic system and position sensors with the possibility of opening the winding during reverse (return) movement of the engine piston.

9. The electric plant according to claims 1 to 7, characterized in that it is provided with contacts connected to the winding of the external moving part with the possibility of connecting the external part of the electric circuit.

10. The electric plant according to claims 1 to 9, characterized in that the external part is installed with the possibility of braking.

11. The electric plant according to claims 1 to 10, characterized in that the primary engine is made in the form of an internal combustion engine.

12. The electric plant according to claims 1 to 11, characterized in that the primary engine is made in the form of a free-piston machine.

13. The electric plant according to claims 1 to 12, characterized in that at least one shock absorber is installed in the cylinder, made in the form of a mechanical spring or a permanent magnet.