RU2231909C2

RU2231909C2 - Rotary device

Info

Publication number: RU2231909C2
Application number: RU2002117361/06A
Authority: RU
Inventors: Е.С. Ватолин (RU); Е.С. Ватолин
Original assignee: Ватолин Евгений Степанович
Priority date: 2002-07-01
Filing date: 2002-07-01
Publication date: 2004-06-27
Also published as: RU2002117361A

Abstract

FIELD: mechanical engineering; permanent-magnet rotary devices.

SUBSTANCE: proposed device has camshaft carrying permanent magnet, crankshaft, connecting rod, permanent-magnet piston, flywheel, chain transmission, and bearings. Novelty is that device is provided with storage battery that supplies with power dc motor mounted on crankshaft for automatic adjustment to varying loads.

EFFECT: enhanced operating effectiveness and starting reliability of device.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и к электротехнике и может быть использовано в других отраслях в качестве привода.The invention relates to mechanical engineering and to electrical engineering and can be used in other industries as a drive.

Известен магнитовращатель поршневого типа на постоянных магнитах, содержащий блок цилиндров, поршни с постоянными магнитами, одноименными полюсами направленными наружу, коленчатый вал с маховиком, шатуны, подшипники, распределительный вал с постоянными магнитами дискообразной формы, цепную передачу [1].A known piston-type magnetorotator with permanent magnets, comprising a cylinder block, pistons with permanent magnets with the same poles pointing outward, a crankshaft with a flywheel, connecting rods, bearings, a camshaft with permanent magnets of a disk-shaped shape, a chain transmission [1].

Недостатками известного магнитовращателя являются большая непроизводительная затрата энергии на запуск и преодоление "мертвой зоны" /в верхней и нижней точках цилиндра/, в которых происходит смена полюсов магнитов распределительного вала, когда вращение происходит только за счет кинетической энергии маховика, запасенной им во время рабочего хода поршей. Для запуска двигателя и обеспечения его разгона необходимо увеличивать габариты маховика и коэрцитивную силу магнитов, что в конце концов приведет к неоправданному увеличению габаритов двигателя и потребует проведения дополнительных мероприятий по экранированию магнитных полей постоянных магнитов, снижает кпд и мощность двигателя.The disadvantages of the known magnetorotor are a large overhead of energy to start and overcome the "dead zone" / at the top and bottom points of the cylinder /, in which the poles of the magnets of the camshaft change when the rotation occurs only due to the kinetic energy of the flywheel stored by it during the working stroke Porsche. To start the engine and ensure its acceleration, it is necessary to increase the dimensions of the flywheel and the coercive force of the magnets, which in the end will lead to an unjustified increase in the size of the engine and will require additional measures to shield the magnetic fields of permanent magnets, and reduce the efficiency and power of the engine.

Целью изобретения является увеличение кпд и мощности вращателя, а также обеспечение более надежного запуска его в работу.The aim of the invention is to increase the efficiency and power of the rotator, as well as providing a more reliable launch in its work.

Поставленная цель достигается тем, что вращательное устройство снабжено саморегулирующимся двигателем постоянного тока и аккумулятором.This goal is achieved in that the rotational device is equipped with a self-regulating DC motor and battery.

Изобретение поясняется чертежом, где изображен продольный разрез блок-схемы вращательного устройства.The invention is illustrated in the drawing, which shows a longitudinal section of a block diagram of a rotational device.

Вращательное устройство содержит распредвал с постоянным магнитом 1, коленчатый вал 2, поршень 3 с постоянным магнитом, шатун 4, маховик 5, саморегулирующийся двигатель постоянного тока 6, подшипники 7, аккумулятор 8 и цепную передачу 9. Полюсы магнитов отмечены чернением.The rotary device contains a camshaft with a permanent magnet 1, a crankshaft 2, a piston 3 with a permanent magnet, a connecting rod 4, a flywheel 5, a self-regulating DC motor 6, bearings 7, a battery 8 and a chain gear 9. The poles of the magnets are marked with blackening.

Вращательное устройство работает следующим образом.The rotational device operates as follows.

Известно, что постоянные магниты одноименными полюсами отталкиваются, разноименными - притягиваются. Расположенный на распределительном валу магнит поворачивается вместе с распредвалом, и в момент подхода его одноименным полюсом к магниту, расположенному в поршне, произойдет взаимодействие полей этих магнитов, они будут отталкиваться, в результате чего поршень вместе с магнитом будет двигаться вниз вдоль цилиндра, преодолевая "мертвую зону", при этом используется только запас кинетической энергии маховика, т.к. когда магниты поравняются осями, сила их взаимодействия будет равна нулю, поскольку на магнит поршня одновременно будут действовать две силы разной полярности /одна из них будет отталкивать поршень, а вторая притягивать/ одинаковой величины. В этот момент маховику помогает расположенный жестко на коленчатом валу саморегулирующийся двигатель постоянного тока, питающийся от аккумулятора.It is known that permanent magnets repel each other with the same poles, and opposites attract them. The magnet located on the camshaft rotates together with the camshaft, and at the moment of its approach with the same pole to the magnet located in the piston, the fields of these magnets will interact, they will repel, as a result of which the piston together with the magnet will move down along the cylinder, overcoming the “dead” zone ", in this case only the stock of kinetic energy of the flywheel is used, because when the magnets align with the axes, the force of their interaction will be zero, since two forces of different polarity will simultaneously act on the piston magnet / one of them will repel the piston, and the second will attract / of the same magnitude. At this moment, the flywheel is assisted by a self-regulating DC motor located rigidly on the crankshaft, powered by a battery.

Процесс саморегулирования двигателя постоянного тока при прохождении "мертвой зоны" происходит следующим образом: когда момент сопротивления нагрузки на коленчатом валу окажется больше вращающего момента двигателя постоянного тока, то скорость вращения якоря двигателя начнет падать вместе со скоростью вращения коленвала, но с уменьшением скорости вращения снижается и эдс Е. якоря, а ток якоря и вращающий момент возрастают. Когда вращающий момент двигателя станет равен тормозному, изменение скорости вращения прекратится, и она (как и эдс Е.) окажется несколько пониженной. Ток якоря возрастает пропорционально моменту на валу.The process of self-regulation of a DC motor during the passage of the "dead zone" occurs as follows: when the moment of load resistance on the crankshaft is greater than the torque of the DC motor, the rotation speed of the armature of the motor will begin to decrease along with the rotation speed of the crankshaft, but decreases with a decrease in the rotation speed and emf E. anchors, and the armature current and torque increase. When the engine torque becomes equal to the braking one, the change in the rotation speed will stop, and it (as well as the EMF E.) will be slightly reduced. The armature current increases in proportion to the moment on the shaft.

При повороте коленвала с помощью цепной передачи повернется и распредвал и повернет магнит, расположенный на нем, другим противоположным полюсом к магниту, расположенному в поршне, и произойдет притяжение поршня, и когда нагрузка на коленвалу уменьшится, вращающий момент на коленвалу окажется больше момента сопротивления якоря, и скорость вращения коленвала и якоря начнет возрастать. Но при этом возрастет и противоэдс Е., снижается ток якоря и его вращающий момент. Когда вращающий момент двигателя постоянного тока станет равным моменту сопротивлению на коленвалу, изменение скорости прекратится, и она останется повышенной (как и эдс Е.), а ток якоря снизится. Таким образом электродвигатель постоянного тока автоматически приспосабливается к изменяющейся нагрузке, помогая тем самым вращению коленвала в тяжелые для магнитного вращателя периоды перехода через "мертвые зоны".When turning the crankshaft using a chain drive, the camshaft will turn and rotate the magnet located on it with the other opposite pole to the magnet located in the piston, and the piston will be attracted, and when the load on the crankshaft decreases, the torque on the crankshaft will be greater than the moment of armature resistance, and the speed of rotation of the crankshaft and anchor will begin to increase. But at the same time, the anti-emf of E. will increase, the current of the armature and its torque will decrease. When the torque of the DC motor becomes equal to the moment of resistance to the crankshaft, the change in speed will stop, and it will remain increased (like EMF E.), and the armature current will decrease. Thus, the DC motor automatically adapts to the changing load, thereby helping to rotate the crankshaft during periods of transition through the "dead zones" that are difficult for a magnetic rotator.

В период активного взаимодействия постоянных магнитов происходит рекуперация э/энергии, электродвигатель будет работать как генератор и отдаст ток для зарядки аккумулятора.During the period of active interaction of permanent magnets, e / energy recovery takes place, the electric motor will work as a generator and will give current to charge the battery.

Роль саморегулятора при этом выполняет противоэдс якоря.The role of the self-regulator in this case is performed by the anti-emf of the anchor.

Источники информацииSources of information

1. Патент РФ 2146411, 7 Н 02 N 11/00, 2000.1. RF patent 2146411, 7 H 02 N 11/00, 2000.

2. Заявка Франции № 2111795, Н 02 N 11/00, 1974.2. Application of France No. 2111795, H 02 N 11/00, 1974.

Claims

A rotary device comprising a camshaft with a permanent magnet, a crankshaft, a connecting rod, a piston with a permanent magnet, a flywheel, a chain gear and bearings, characterized in that it is equipped with a battery and a DC motor powered by it, mounted on the crankshaft with the possibility of automatic adaptation to changing load.