SU699590A1 - Генератор посто нного тока - Google Patents

Генератор посто нного тока

Info

Publication number
SU699590A1
SU699590A1 SU772546859A SU2546859A SU699590A1 SU 699590 A1 SU699590 A1 SU 699590A1 SU 772546859 A SU772546859 A SU 772546859A SU 2546859 A SU2546859 A SU 2546859A SU 699590 A1 SU699590 A1 SU 699590A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
rollers
generator
ring
load
resistance
Prior art date
Application number
SU772546859A
Other languages
English (en)
Inventor
Георгий Тимофеевич Левченко
Алексей Алексеевич През
Original Assignee
Киевский Ордена Ленина Политехнический Институт Им. 50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Киевский Ордена Ленина Политехнический Институт Им. 50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции filed Critical Киевский Ордена Ленина Политехнический Институт Им. 50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции
Priority to SU772546859A priority Critical patent/SU699590A1/ru
Application granted granted Critical
Publication of SU699590A1 publication Critical patent/SU699590A1/ru

Links

Landscapes

  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Claims (2)

  1. Изобретение относитс  к приборостроению и может быть использовано в цеп х электропривода в качестве вторичного источника питани , а так же, как источник питани  электронны приборов. Известны генераторы посто нного тока, содержащие магнитную систему/ в поле которой вращаетс   корь, снабженный обмоткой 1. Выход обмо ки подключен к коллектору или выпр  мителю. Выпр мление переменного сигнала в известных генераторах сопр жено с искрением на контактах и потер ми в сглаживающих фильтрах, включаемых на выходе генераторов. Известен генератор посто нного тока, содержащий основание, пьезоэлемент , механизм нагружени  пьезоэлемента и нагрузку 2 . Целью изобретени   вл етс  умень шение пульсаций тока, повышение удельной мощности и КПД, а также уп щение конструкции. Достигаетс  это тем, что пьезоэлемант выполнен в виде биморфного пьезокерамического кольца с электро дами на главных поверхност х, закрепленного с возможностью вращени , а механизм нагружени  содержит хот  бы пару деформирующих роликов и пару контактных роликов, закрепленных перпендикул рно к ним, причем ролики упруго закреплены на основании и прижаты к электроду, сопротивление которого между деформирующей и контактной парой роликов по крайней мере в 10 раз больше сопротивлени  нагрузки, деформирующие ролики подключены к одному выводу нагрузки , контактирующие - к другому. На фиг. 1 показан общий вид генератора посто нного тока, частичный разрез; на фиг. 2 дана эквивалентна  электрическа  схема генератора посто нного тока с подключенной к нему нагрузкой. Источник посто нного тока состоит из биморфного пьезокерамического кольца 1, которое закреплено в тонком эластичном стакане 2, заклиненном на валу двигател  3. К внутреннему электроду 4 кольца 1 прижата с посто нным усилием пружинами 5 пара деформирующих роликов 6, а пружинами 7 пара контактных роликов 8. Пары роликов 6 и 8 электрически подсоединены к соответствующим выводам нагрузки 9 и 10. Ролики 6 и 8 посредством пружин 5 и 7 установлены на общем основании 11 вместе с двигателем 3. На эквивалентной схеме генератора посто нного тока эффективна  емкость 12 участка пьезоэлемента, наход щегос  под деформирующими роликами б, и динамическа  емкость 13 соединены последовательно относительно электри ческого генератора 14. Генератор 14 эквивалентен ЭДС возбуждаемой пьезоэлементом на деформируемом участке. Эффективна  емкость 15 и динамическа  емкость 16 участка, наход щегос  под контактными роликами 8, подключены через сопротивление 17 к деформированному участку пьезоэлемента Сопротивление 17 эквивалентно сопротивлению электрода 4 между роликами 6 и 8 . К парам роликов б и 8 подключены выводы нагрузки 9 и 10.Внешнее сопро тивление 17 пьезоэлемента выполнено низкоомным. Генератор посто нного тока работает следующим образом. Дви гатель (например, электрический или внутреннего сгорани ) приводит посредством стакана 2 во вращение пьезокерамическое кольцо относительн роликов 6 и 8, так что ролики б поочередно деформируют, участки кольца которые затем поступают под контактн ролики 8. Деформированный участок пьезоэлектрически генерирует знакопосто нное напр жение (генератор 14) которое через динамическую емкость 13зар жает эффективную емкость 12 и одновременно питает нагрузку через следующую цепь: вывод 9, ролик б, емкость 13, сопротивление 17, емкость 16, ролик 8, вывод 10. По мере зар да динамической емкости 13 участок уходит из-под деформирующих роЛиков 6 и его место под роликс1ми 6 занимает очередной участок со свобод ной от зар да динамической емкостью описываемый той же эквивалентной схе мой дл  деформированного участка с емкост ми 12 и 13 и генератором 14. В то же врем  на освободившемс  уча стке напр жение бывшего генератора 14становитс  равным нулю и больша  динамическа  емкость 13 перезар жает бывшую эффективную емкость 12 своим остаточным зар дом на обратный знак На ранее деформированном участкё возникает распределение зар дов, соответствующее недеформированному участку кольца под контактными роли ками 8, которое описывает эквивален на  схема с емкост ми,15 и 16. Контактные ролики 8 подключают емкости 15и 16 в цепь питани  нагрузки так чтобы их остаточный зар д разр жалс  через нагрузку в направлении, определ емом генератором 14 деформи рованного участка..Таким образом, в то врем , как емкость 13 зар жаетс  емкости 15 и 16 разр жаютс , тем амым уравновешива  ее действи , в епи нагрузки течет посто нный ток. л  успешной работы генератора посо нного тока необходимо, чтобы соротивление 17 между Е1оликами по лектроду 4 было, по крайней мере, в 10 раз выше сопротивлени  нагрузки . В противном случае паразитные токи, протекающие через параллельное нагрузке сопротивление 17, значительно сниз т КПД генератора посто н- ного тока. Электрод 4 выполн ют, например, из пленки кремни  (удельное сопротивление 100 Ом.м) толщиной 0,1 мм на пьезокерамическом кольце диаметром 40 мм и шириной 15 мм. В этом случае сопротивление 17 равно 250 кОм, а переходное сопротивление от ролийа к керамике не больше 10 Ом. Эффективна  емкость 12 пьезокерамического кольца, выполненна  из ЦТС-19 (е 1700), равна 200 пф. Кольцо необходимо вращать с резонансной скоростью, т.е. с такой, при которой деформирующие ролики движутс  по поверхности кольца со скоростью распространени  в нем изгибных волн. Резонансную скорость п вращени  вала двигател  3 определ ют по формуп 2 -С/Уз .В где t - толщина пьезокерамического кольца; С - скорость звука в пьезокерамике (дл  ЦТС-19 ) ; R - радиус пьезокерс1мического кольца. Например, при ,5ммиО 40 мм резонансна  скорость вращени  вала равна 350 об/с. На скорости вс  мсадность двигател  3 превращаетс  в электрическую энергию. Максимально возможную мощность Р генера- тора посто нного тока рассчитывают по формуле„ , ., Р« п:2-К П D-tb-e-yBEj , i - квадрат коэффигде К циента электромеханической св зи пьезокерамики ЦТС в режиме изгиб-ных деформацир} b 1,5 см - ширина кольца 1; EHJ 0, Па - модуль Юнга пьезокерамики; о 25МПа - динамическа  прочность пьезокерамики ЦТС Динсиличвска  прочность пьезокерамики ЦТС 25МПа подробно описана и книге Мазон У. Физическа  акустика (часть 1а,М., мир, 1966, с.306) . Генератор упом нутых размеров развивает мощность 2Вт. Генератор посто нного тока можно использовать и на частотах вращени  ниже резонансной. Тогда следует учитывать по вление реактивной составл ющей емкостного характера в цепи нагрузки, что снижает мощность генератора. В приведенном примере характеристическое сопротивление кольца равно 3 кОМ и при снижении частоты вращени  до п, 50 об/с последнее внесет расстрой ку реактивного характера 2,4 кОм, ч позвол ет в режиме максимальной мощ ности, когда реактивна  нагрузка ра на активной, получить мощность Т, n,.P/Y2Ki Q,26m. В генераторах посто нного тока, рассчитанных на мсшдности в дес тки ватт, полезно увеличить количество пар деформирующих и контактных роли ков с углом закреплени  между ними, равным отношению длины полуволны изгибных колебаний к радиусу кольц Увеличение количества роликов повышает частоту изгибных колебаний пьезоэлектрического кольца и, следовательно , снижаемую мощность. Кро ме того, скорость вращени  ротора уменьшаетс  пропорционально увеличе нию количества роликов, а это умень шает инерционные силы во вращающейс части генератора посто нного тока. Пьезокерамическое биморфное коль выполн ют или из двух керамических колец, вложенных в друга, или керамического кольца и металлического (напримег, стального, толщина которого может в 2-3 раза превышать толщину керамического). В последнем случае деформирующие ролики прижимают пьезоэлектрический слой к стал ной опоре - кольцу, в результате чего пьезослой генерирует зар д. Пьезокерамическое кольцо изготов л ют, например, из шликера ЦТС лить под давлением с последующим обжигом Электрод 4 нанос т методом осаьждани из газовой фазы в вакууме, а сопротивление 17 - вжиганием метгшлиэиру лщей пасты. Затем керамику пол ризуют в поле 340 кВ/см при температуре 130°С. В генераторе посто нного тока более мощного исполнени  электрод 4 выполн ют из силиконовой резины с металлическим наполнителем, подобранным в таком количестве, чтобы под прижимающим действием роликов сопротивление падало до нул , а при уходе - восстанавливалось изолирующее состо ние. Пружины 5 и 7 рассчитывают таким образом, чтобы прижатие деформирующи роликов было в Нс1шем случае силой ЗН (0,ЗН), а контактных 0,5Н. Под действием результирующего деформирующего усили  (2,5Н) радиус кольца в месте прижати  деформирующих роликов б увеличиваетс  на 2 мм. Генератор посто нного тока может быть также выполнен с неподвижным ,пьезокерамическим кольцом и вращаюрдей системой деформирующих и контактных роликов, подсоединенных в этом случае к валу двигател . В качестве двигател  может быть использован как электродвигатель, так и двигатель внутреннего сгорани  турбины различного типа и др. Как показывают опыты, насто щий генератор посто нного тока облгидает повышенной, не менее чем в 10 раз, удельной мощностью, благодар  устра нению систем переключени  (электрической и механической). Отсутствие сглаживеиощих фильтров повыиает КПД устройства до 80%, а устранение электрических и механических коммутаторов соответствующих токов и скоростей движений также упрощает их конструкцию. Приведенный в качестве примера генератор посто нного тока не дает пульсаций тока и развивает удельную мощность 60 ВТ/КГ в режиме непрерывной работы, что, по крайней мере, в 4 раза выше, чем у известных генераторов . Формула изобретени  Генератор посто нного тока, со/ зржащий . основание пьезоэлемент, механизм пьезоэлемента и нагрузку, отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  пульсгщий тока, повышени  удельной мощности и КПД, а также упрощени  конструкции, пьезоэлемент выполнен в виде биморфного пьезокерамического кольца с электродами на главных поверхност х, закрепленного с возможностью вращени , а механизм нагружени  содержит, по крайней мере, пару деформирующих роликов и пару контактных роликов, закрепленных перпендикул рно к ним, причем, ролики упруго закреплены на основании и прижаты к электроду, сопротивление которого между деформирующей и контактной роликов , по крайней мере, в 10 раз больше сопротивлени  нагрузки, деформирующие ролики подключены к одному выводу нагрузки, контактирующие - к другому. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Генераторы посто нного тока типа КГ-56, М., МЭП СССР, 1955,
  2. 2.Авторское свидетельство СССР 424266, Н 01 К 7/00, 22.09Л972.
    lOO
    fU
    С1
SU772546859A 1977-11-24 1977-11-24 Генератор посто нного тока SU699590A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU772546859A SU699590A1 (ru) 1977-11-24 1977-11-24 Генератор посто нного тока

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU772546859A SU699590A1 (ru) 1977-11-24 1977-11-24 Генератор посто нного тока

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU699590A1 true SU699590A1 (ru) 1979-11-25

Family

ID=20734485

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU772546859A SU699590A1 (ru) 1977-11-24 1977-11-24 Генератор посто нного тока

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU699590A1 (ru)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5512795A (en) * 1995-03-13 1996-04-30 Ocean Power Technologies, Inc. Piezoelectric electric energy generator
US5520977A (en) * 1994-07-29 1996-05-28 Xerox Corporation Self biasing transfer roll
US5610795A (en) * 1994-08-01 1997-03-11 Xerox Corporation Self biasing charging member
US5668439A (en) * 1995-10-03 1997-09-16 Xerox Corporation High voltage power supply
RU2499350C1 (ru) * 2012-03-19 2013-11-20 Вадим Рудольфович Ской Пьезоэлектрический генератор постоянного тока на основе эффекта казимира
RU2577767C2 (ru) * 2014-04-08 2016-03-20 Вадим Рудольфович Ской Резонансный пьезоэлектрический генератор тока на основе эффекта казимира

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5520977A (en) * 1994-07-29 1996-05-28 Xerox Corporation Self biasing transfer roll
US5610795A (en) * 1994-08-01 1997-03-11 Xerox Corporation Self biasing charging member
US5512795A (en) * 1995-03-13 1996-04-30 Ocean Power Technologies, Inc. Piezoelectric electric energy generator
WO1996028854A1 (en) * 1995-03-13 1996-09-19 Ocean Power Technologies Piezoelectric electrical energy generator
US5668439A (en) * 1995-10-03 1997-09-16 Xerox Corporation High voltage power supply
RU2499350C1 (ru) * 2012-03-19 2013-11-20 Вадим Рудольфович Ской Пьезоэлектрический генератор постоянного тока на основе эффекта казимира
RU2577767C2 (ru) * 2014-04-08 2016-03-20 Вадим Рудольфович Ской Резонансный пьезоэлектрический генератор тока на основе эффекта казимира

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9571010B2 (en) Varying capacitance rotating electrical machine
EP0694978B1 (en) Piezoelectric ceramic transformer
JP2508575B2 (ja) 圧電磁器トランスとその駆動方法
KR101325645B1 (ko) 에너지 하베스팅 전자 장치
US3539841A (en) Piezoelectric voltage generator
US11316093B2 (en) Electricity generator comprising a magneto-electric converter and method of production
US6114798A (en) Stacked element and vibration drive device
SU699590A1 (ru) Генератор посто нного тока
US7321182B2 (en) Oscillatory-wave actuator and method for driving oscillatory-wave actuator
JP3839898B2 (ja) 振動型アクチュエータの駆動装置および振動型アクチュエータを駆動源とする装置
JP3039307B2 (ja) 圧電トランス及びその製造方法
JPH09172211A (ja) 圧電磁器トランス
JPS60156283A (ja) 圧電電歪モ−タ
JP5090909B2 (ja) 圧電トランス
JP2003009555A (ja) 積層電気−機械エネルギー変換素子および振動波駆動装置
JP3706509B2 (ja) 圧電トランス
US6573638B1 (en) Piezoelectric ceramic transformer and driving method therefor
JP2021512572A (ja) 共振による電気増幅システム
JPH0284076A (ja) 振動子型アクチュエータ
JP3709114B2 (ja) 圧電トランス
JP4388273B2 (ja) 超音波モータ及び超音波モータ付き電子機器
JP4831859B2 (ja) 圧電トランス
JPH0650949B2 (ja) 圧電アクチユエ−タの製造方法
JP2755177B2 (ja) 圧電磁器トランス
JP2514344B2 (ja) 超音波モ−タ素子の分極方法