RU2449453C1 - Гироскопический преобразователь возвратно-поступательного движения во вращательное - Google Patents
Гироскопический преобразователь возвратно-поступательного движения во вращательное Download PDFInfo
- Publication number
- RU2449453C1 RU2449453C1 RU2010147789/28A RU2010147789A RU2449453C1 RU 2449453 C1 RU2449453 C1 RU 2449453C1 RU 2010147789/28 A RU2010147789/28 A RU 2010147789/28A RU 2010147789 A RU2010147789 A RU 2010147789A RU 2449453 C1 RU2449453 C1 RU 2449453C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inner frame
- outer frame
- rotor
- frame
- reciprocating motion
- Prior art date
Links
Landscapes
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
Изобретение относится к силовым гироскопическим устройствам и может быть использовано при преобразовании возвратно-поступательного движения с малой амплитудой и большой силой в непрерывное вращательное движение, например, для генерирования электроэнергии. Преобразователь имеет наружную раму 8, установленную на неподвижных опорах и имеющую опоры 7, в которых установлена внутренняя рама 5, которая механически связана со статором 3 гиромотора, обмотка которого связана с токоподводящим узлом. В опорах 2 внутренней рамы 5 установлен ротор 4 гиромотора. На полуоси 6 внутренней рамы расположен датчик положения внутренней рамы, который в зависимости от ее положения выдает сигнал на управляющее устройство 21, которое через источник возвратно-поступательного движения изменяет направление воздействия на наружную раму 8. Выходом преобразователя является ось 6 внутренней рамы, на которой установлен исполнительный механизм 16. Благодаря источнику возвратно-поступательного движения, выполненного с возможностью воздействия на наружную раму в направлении, зависящем от положения внутренней рамы, получен гироскопический преобразователь возвратно-поступательного движения с малой амплитудой и большой силой в непрерывное вращательное движение при высоком коэффициенте полезного действия. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к силовым гироскопическим устройствам и может быть использовано при преобразовании возвратно-поступательного движения с малой амплитудой и большой силой в непрерывное вращательное движение, например, для вращения ротора генератора, вырабатывающего электроэнергию на приливных электростанциях.
Известно электромеханическое устройство преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное, содержащее магнитопровод с полюсами, между которыми размещен ротор с короткозамкнутой обмоткой (патент №1480028, H02K 7/06, 33/00, опубл. бюл. №18, 1989.05.15) - [1]. Его недостатком является низкий КПД работы в связи с наличием короткозамкнутой обмотки.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является источник планетарной инерционной энергии, содержащий гироскоп, включающий гиромотор, источник питания гиромотора, внутреннюю раму с полуосями и наружную раму в неподвижных полуосях, преобразователь мощности и средство повторной прецессии (Источник планетарной инерционной энергии и способ получения энергии от гироскопной системы, использующей вращение Земли. Заявка №95108325, G01C 19/00, опубл. 1996.11.27) - [2]. Когда Земля вращается, ротор гироскопа с фиксированной рамой прецессирует, приводя в движение генератор, установленный между элементами конструкции гироскопа, которые находятся в состоянии взаимного относительного движения. После каждого рабочего такта при минимальном подводе энергии средство повторяющейся прецессии переориентирует ротор в его первоначальную ориентацию, который плавно входит в следующий рабочий такт, обеспечивая выработку результирующей положительной энергии.
Его недостатком является необходимость затраты энергии для переориентации ротора и паузы в работе на переориентацию.
Технический результат, на достижение которого направлено заявленное изобретение, заключается в получении непрерывного вращательного движения из возвратно-поступательного движения с малой амплитудой и большой силой.
Технический результат достигается тем, что в гироскопическом преобразователе возвратно-поступательного движения во вращательное, содержащем наружную раму, установленную на неподвижных опорах и имеющую опоры, в которых установлена внутренняя рама, ось которой является выходом гироскопического преобразователя возвратно-поступательного движения во вращательное, механически связанная со статором гиромотора, обмотка которого связана с токоподводящим узлом, и имеющая опоры, в которых установлен ротор гиромотора, новым является то, что в гироскопический преобразователь введен источник возвратно-поступательного движения, выполненный с возможностью воздействия на наружную раму моментом
М(φ)=F·l,
F>0, при 0°<φ<180°
создаваемым силой
F<0, при 180°<φ<360°
действующей на плече l,
где φ - угол между осью наружной рамы и вектором кинетического момента ротора гиромотора.
В гироскопический преобразователь возвратно-поступательного движения во вращательное введен датчик положения внутренней рамы, ротор которого механически связан с внутренней рамой, а его статор - с наружной рамой гироскопического преобразователя возвратно-поступательного движения во вращательное, и управляющее устройство, вход которого соединен с выходом датчика положения внутренней рамы, а выход - с входом источника возвратно-поступательного движения, кинематически связанного с наружной рамой.
Сущность заявленного изобретения поясняется на фиг.1, где представлен вариант реализации гироскопического преобразователя возвратно-поступательного движения во вращательное.
Предлагаемый гироскопический преобразователь возвратно-поступательного движения во вращательное имеет вал 1 статора гиромотора, подшипники 2 ротора гиромотора, статор 3 гиромотора с магнитопроводом и обмоткой, ротор гиромотора, состоящий из маховика 4 и обмотки 4.1, например, короткозамкнутого типа, внутреннюю раму 5, полуоси 6 внутренней рамы, подшипники 7 внутренней рамы, наружную раму 8, контактные кольца 9, щетки 10 со щеткодержателями и пружинами, гибкие токоподводы 11, изоляционную втулку 12, полуоси 13 наружной рамы, подшипники 14 наружной рамы, основание 15, исполнительный механизм 16, тяги 17, кинематически связанные с наружной рамой 8, ротор 18 датчика положения внутренней рамы, статора 19 датчика положения внутренней рамы, источник 20 возвратно-поступательного движения, управляющее устройство 21.
На валу 1 статора установлены подшипники 2 ротора и статор 3 с магнитопроводом и обмоткой. Ротор 4 опирается на подшипники 2 и отделен от статора 3 малым рабочим зазором. Вал 1 статора установлен во внутренней раме 5, механически связанной с полуосями 6 внутренней рамы. Они опираются на подшипники 7, установленные в наружной раме 8. С наружной рамой 8 механически связаны полуоси 13 наружной рамы, опирающиеся на подшипники 14 наружной рамы. Они установлены в основании 15. На наружной раме 8 установлен корпус исполнительного механизма 16, вал которого механически связан с полуосью 6 внутренней рамы. С наружной рамой 8 связаны тяги 17, которые кинематически соединены с источником 20 возвратно-поступательного движения, выполненного с возможностью воздействия на наружную раму 8 в направлении, зависящем от положения внутренней рамы 5 относительно наружной 8.
На правой полуоси 6 внутренней рамы расположена изоляционная втулка 12, на которой укреплены контактные кольца 9. К ним пружинами прижаты щетки 10 со щеткодержателями. Со щетками соединены гибкие токоподводы 11, подключенные к источнику электроэнергии. Ротор 18 датчика положения внутренней рамы механически связан с левой полуосью 6 внутренней рамы, а его статор 19 - с наружной рамой 8. Вал 1 статора перпендикулярен полуосям 6 внутренней рамы, которые перпендикулярны полуосям 13 наружной рамы. Вал 1 статора и правая полуось 6 внутренней рамы выполнены полыми для проводников, соединяющих контактные кольца 9 с зажимами обмотки статора 3. Контактные кольца 9 и изоляционная втулка 12, конструктивно принадлежащие внутренней раме 5, а также щетки 10 со щеткодержателями и пружинами и гибкие токоподводы 11, конструктивно расположенные на наружной раме 8, образуют токоподводящий узел для питания гиромотора.
Выход датчика положения внутренней рамы подключен к входу управляющего устройства 21. Выход управляющего устройства 21 связан с входом источника 20 возвратно-поступательного движения, механические выходы которого кинематически связаны с тягами 17.
Гироскопический преобразователь возвратно-поступательного движения во вращательное работает следующим образом.
На гибкие токоподводы 11 подается многофазная система напряжений (обычно трехфазная), которые через щетки 10, контактные кольца 9 и проводники внутри правой полуоси 6 внутренней рамы поступают на зажимы обмотки статора 3. Получается вращающийся магнитный поток, который, взаимодействуя с током ротора 4.1 гиродвигателя, раскручивает ротор 4 до заданной угловой скорости Ω. Ротор 4 приобретает кинетический момент
H=JΩ,
где J - осевой момент инерции ротора.
Для успешного запуска вал 1 статора расположен вначале под некоторым углом к оси наружной рамы 8 (например, 90°).
Источник 20 возвратно-поступательного движения через тяги 17 воздействует на наружную раму парой сил величиной F, показанных на фиг.1 сплошными (положительное направление) и штриховыми стрелками.
Так как ось ротора 4 не параллельна полуоси 13 наружной рамы, то в результате к внутренней раме 5 через наружную раму 8 будет приложен момент (показан сплошной стрелкой)
М(φ)=F·l,
создаваемый силой, F>0, при 0°<φ<180°, действующей на плече l,
где φ - угол между осью наружной рамы и вектором кинетического момента ротора гиромотора.
Под действием этого момента начнется прецессия ротора 4 в сторону совмещения вектора кинетического момента 
с вектором момента пары сил 
с угловой скоростью
направленной на фиг.1 влево (сплошная стрелка).
Вместе с ротором 4 будет прецессировать внутренняя рама 5. По инерции она проскочит положение, при котором ось ротора 4 параллельна полуоси 13 наружной рамы (φ=180°), и одновременно произойдет поворот наружной рамы 8 вокруг своих полуосей 13 на некоторый угол. После этого сигнал uφ с датчика положения внутренней рамы, поступающий на управляющее устройство 21, с помощью сигнала uy изменяет направление сил F (показаны штриховыми стрелками) F<0, при 180°<φ<360° и соответственно направление вектора момента 
(показан также штриховой стрелкой), а прецессия ротора 4 будет происходить в прежнем направлении (направление угловой скорости прецессии ω показано штриховой стрелкой).
Отметим, что наружная рама 8 совершает небольшие колебания вокруг своих полуосей 13 относительно нейтрального положения с амплитудой 5-20 градусов. Внутренняя рама 5 вращается непрерывно вокруг своих полуосей подвеса 6 в одном направлении.
Средняя мощность, передаваемая гироскопическому преобразователю, определяется выражением
где ν(t) - скорость движения тяги; Т - период движения.
В качестве источника 20 возвратно-поступательного движения могут быть применены гидро- или пневмоцилиндры, поступление рабочего тела (жидкости или газа) в которые регулируется электроклапанами, питающимися от управляющего устройства 21, которое может быть выполнено в виде фазочувствительного выпрямителя и усилителя напряжения.
В качестве датчика положения внутренней рамы может быть использован синусно-косинусный вращающийся трансформатор.
В качестве исполнительного механизма 16 может быть применен электрический генератор, вырабатывающий электроэнергию на приливных электростанциях.
Таким образом, получен гироскопический преобразователь возвратно-поступательного движения с малой амплитудой и большой силой в непрерывное вращательное движение. Отметим высокий коэффициент полезного действия преобразователя, поскольку гиромотор работает вхолостую, преодолевая лишь моменты трения в подшипниках и аэродинамический момент.
Claims (2)
1. Гироскопический преобразователь возвратно-поступательного движения во вращательное, содержащий наружную раму, установленную на неподвижных опорах и имеющую опоры, в которых установлена внутренняя рама, ось которой является выходом гироскопического преобразователя возвратно-поступательного движения во вращательное, механически связанная со статором гиромотора, обмотка которого связана с токоподводящим узлом, и имеющая опоры, в которых установлен ротор гиромотора, отличающийся тем, что он содержит источник возвратно-поступательного движения, выполненный с возможностью воздействия на наружную раму моментом
M(φ)=F·l,
создаваемым силой
F>0 при 0°<φ<180°
F<0 при 180°<φ<360°,
действующей на плече l,
где φ - угол между осью наружной рамы и вектором кинетического момента ротора гиромотора.
M(φ)=F·l,
создаваемым силой
F>0 при 0°<φ<180°
F<0 при 180°<φ<360°,
действующей на плече l,
где φ - угол между осью наружной рамы и вектором кинетического момента ротора гиромотора.
2. Гироскопический преобразователь возвратно-поступательного движения во вращательное по п.1, отличающийся тем, что в него введены датчик положения внутренней рамы, ротор которого механически связан с внутренней рамой, а его статор - с наружной рамой гироскопического преобразователя возвратно-поступательного движения во вращательное, и управляющее устройство, вход которого соединен с выходом датчика положения внутренней рамы, а выход - с входом источника возвратно-поступательного движения, кинематически связанного с наружной рамой.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010147789/28A RU2449453C1 (ru) | 2010-11-23 | 2010-11-23 | Гироскопический преобразователь возвратно-поступательного движения во вращательное |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010147789/28A RU2449453C1 (ru) | 2010-11-23 | 2010-11-23 | Гироскопический преобразователь возвратно-поступательного движения во вращательное |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2449453C1 true RU2449453C1 (ru) | 2012-04-27 |
Family
ID=46297683
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010147789/28A RU2449453C1 (ru) | 2010-11-23 | 2010-11-23 | Гироскопический преобразователь возвратно-поступательного движения во вращательное |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2449453C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2038984A (en) * | 1978-12-21 | 1980-07-30 | Flinn H I | Linear-to-rotary motion converter utilizing reciprocating pistons |
| SU1480028A1 (ru) * | 1987-04-22 | 1989-05-15 | Производственное Объединение "Ворошиловградский Тепловозостроительный Завод Им.Октябрьской Революции" | Электромеханическое устройство преобразовани возвратно-поступательного движени во вращательное |
| SU1814748A3 (en) * | 1991-06-04 | 1993-05-07 | Mo Avtomobilno Dorozhnyj Inst | Electromagnetic converter of reciprocating motion to rotary motion |
| RU95108324A (ru) * | 1992-09-08 | 1996-11-27 | С.Финволд Роджер | Источник планетарной инерционной энергии и способ получения энергии от гироскопной системы, использующей вращение земли |
-
2010
- 2010-11-23 RU RU2010147789/28A patent/RU2449453C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2038984A (en) * | 1978-12-21 | 1980-07-30 | Flinn H I | Linear-to-rotary motion converter utilizing reciprocating pistons |
| SU1480028A1 (ru) * | 1987-04-22 | 1989-05-15 | Производственное Объединение "Ворошиловградский Тепловозостроительный Завод Им.Октябрьской Революции" | Электромеханическое устройство преобразовани возвратно-поступательного движени во вращательное |
| SU1814748A3 (en) * | 1991-06-04 | 1993-05-07 | Mo Avtomobilno Dorozhnyj Inst | Electromagnetic converter of reciprocating motion to rotary motion |
| RU95108324A (ru) * | 1992-09-08 | 1996-11-27 | С.Финволд Роджер | Источник планетарной инерционной энергии и способ получения энергии от гироскопной системы, использующей вращение земли |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5696413A (en) | Reciprocating electric generator | |
| US7400069B2 (en) | Generator having reciprocating and rotating permanent motor magnets | |
| US8269470B2 (en) | Mechanical flow battery | |
| EP2503677B1 (en) | Reciprocal vibration type power generator equipped with inner columnar and outer annular magnetic motion block | |
| GB2480848A (en) | Tangential electromechanical generator for wind turbine blade | |
| CN102175235A (zh) | 球形压电定子式陀螺仪 | |
| RU2449453C1 (ru) | Гироскопический преобразователь возвратно-поступательного движения во вращательное | |
| CN203859652U (zh) | 一种新型轴向磁通双凸极永磁发电机 | |
| CN106849573B (zh) | 基于磁场调制原理的双动子双绕组圆筒型直线发电机 | |
| JP2017093274A (ja) | 可変磁束界磁型同期発電機を有する風力発電装置 | |
| GB2501737A (en) | Tilting plate electrical generator | |
| CN206578001U (zh) | 一种由电磁致动器激发的扭振激励器 | |
| CN104316038A (zh) | 一种单轴双陀螺稳定系统及其控制方法 | |
| RU2694712C1 (ru) | Волновая электростанция | |
| Sun et al. | Control of out-rotor bearingless brushless DC motor | |
| US11121613B2 (en) | Dynamic electrical generator and its associated method of operation | |
| KR101062154B1 (ko) | 발전기 | |
| RU2644765C1 (ru) | Линейный электрогенератор с толкателем-колесом | |
| JP2013211955A (ja) | フライホイールによる発電方法と、それを利用する発電装置 | |
| Watanabe et al. | Fundamental Study on Friction-Driven Gyroscopic Power Generator Works Under Arbitrary Vibration | |
| RU2414040C1 (ru) | Бесконтактная синхронная магнитоэлектрическая машина с модулированной мдс якоря | |
| RU2542341C2 (ru) | Двухвальная униполярная электрическая машина | |
| RU2414794C1 (ru) | Бесконтактная модульная синхронная магнитоэлектрическая машина | |
| RU2416862C2 (ru) | Самовозбуждающийся бесколлекторный турбогенератор постоянного тока | |
| RU2401503C1 (ru) | Электропривод колебательного движения |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 12-2012 FOR TAG: (73) |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131124 |