Linearni električni generator. Proizvodnja električne energije pomoću linearnih generatora Linearni generator s plutajućim klipovima

S tehničkog gledišta, motori s unutarnjim izgaranjem u svakom hibridnom automobilu su komponente, ekstenderi, koji omogućuju povećanje dosega vožnje ovog automobila. Ovaj pojam odnosi se na motore koji rotiraju samo električni generator, koji proizvedenom energijom opskrbljuje elektromotore automobila i puni baterije. Ekstender motori su u velikoj većini slučajeva mali klasični motori s unutarnjim izgaranjem koji imaju sve komponente i nedostatke takvih motora. Ali istraživači iz Njemačkog svemirskog centra (DLR) razvili su novu vrstu ekstendera koji je izgrađen oko linearnog motora s unutarnjim izgaranjem bez ventila i koji može raditi na gotovo bilo kojoj vrsti goriva.

Linearni generator sa slobodnim klipovima sastoji se od komore za izgaranje, dva klipa, linearnih električnih generatora i povratnih plinskih opruga. Extender motor radi otprilike na isti način kao i konvencionalni motori, paljenjem mješavine goriva i zraka u komori za izgaranje, što uzrokuje kretanje klipova. Međutim, umjesto da koristi radilicu za pretvaranje linearnog gibanja klipa u rotacijsko kretanje osovine, uređaj pretvara kinetičku energiju gibanja klipova izravno u električnu energiju.

Eksplozija smjese zraka i goriva u komori za izgaranje gura oba klipa dalje od središta komore, komprimira plinske opruge koje usporavaju i guraju ih natrag. Motor ekstendera radi na frekvenciji od 40-50 Hz i proizvodi do 35 kW električne energije.

„Principi gradnje linearni motori unutarnje izgaranje inženjerima je poznato već duže vrijeme,” kaže Ulrich Wagner, direktor odjela za energiju i transport agencije DLR, “Ali korištenjem plinskih opruga originalni dizajn Naši inženjeri su postigli nevjerojatnu stabilnost rada takvog motora. A pomoću snažne elektroničke dinamičke upravljačke jedinice, u mogućnosti smo precizno regulirati rad svih komponenti motora, prisiljavajući ih da međusobno djeluju kao jedna jedinica."

Sustav elektroničko upravljanje, koji su stvorili inženjeri DLR-a, kontrolira kretanje linearnih klipova motora s točnošću od jedne desetinke milimetra, otkrivajući fluktuacije tlaka tijekom procesa izgaranja i kompenzirajući te fluktuacije. Ovaj mehanizam također omogućuje fleksibilno podešavanje omjera kompresije, brzine klipa i pomaka komore za izgaranje. Takve mogućnosti omogućuju korištenje benzina, dizelskog goriva, prirodnog plina, biogoriva, etanola i vodika kao goriva.

Upravljački sustav linearnog generatora sa slobodnim klipovima omogućuje uređaju da samostalno odabere način rada koji je najučinkovitiji pri zadanoj brzini vozila i opterećenju koje testira, što omogućuje smanjenje količine štetnih tvari ispuštenih u okoliš na minimum. . Odsutnost radilice, bregaste osovine i drugih obveznih atributa konvencionalnih motora s unutarnjim izgaranjem omogućuje proizvodnju takvih generatora s manje troškova, a time i po nižoj cijeni.

Mala veličina novog generatora omogućuje njegovu jednostavnu ugradnju na bilo koji od trenutno masovno proizvedenih hibridnih automobila kako bi se produžio dodatni doseg njegova putovanja za najmanje 600 kilometara, bez povećanja težine automobila.

Prvi prototip novog linearnog generatora nedavno je demonstriran na ispitnom stolu DLR Instituta za koncepte vozila u Stuttgartu. A sada stručnjaci DLR-a, zajedno s tvrtkom Universal Motor Corporation GmbH, rade na stvaranju prvih industrijskih uzoraka, čija će se testiranja provoditi na hibridnim automobilima različitih marki.

[e-mail zaštićen]

Jurij Skoromets

U nama poznatim motorima s unutarnjim izgaranjem početna karika su klipovi koji vrše povratno gibanje. Tada se to kretanje, uz pomoć koljenastog mehanizma, pretvara u rotacijsko gibanje. U nekim uređajima prva i posljednja karika izvode istu vrstu kretanja.

Na primjer, u motor-generatoru nema potrebe prvo povratno gibanje pretvoriti u rotacijsko, a zatim u generatoru iz tog rotacijskog gibanja izdvojiti linearnu komponentu, odnosno napraviti dvije suprotne transformacije.

Suvremeni razvoj tehnologije elektroničkih pretvarača omogućuje prilagodbu izlaznog napona linearnog električnog generatora za potrošača, što omogućuje stvaranje uređaja u kojem se dio zatvorenog električnog kruga ne okreće u magnetskom polju, već se kreće zajedno. s klipnjačom motora s unutarnjim izgaranjem. Sheme koje objašnjavaju princip rada tradicionalnog i linearnog generatora prikazane su na sl. 1.

Riža. 1. Shema linearnog i konvencionalnog električnog generatora.

U konvencionalnom generatoru, žičani okvir se koristi za generiranje napona, rotira u magnetskom polju i pokreće ga vanjski pokretač. U predloženom generatoru, žičani okvir se kreće linearno u magnetskom polju. Ova mala i neprincipijelna razlika omogućuje značajno pojednostavljenje i smanjenje troškova pogona ako se kao njega koristi motor s unutarnjim izgaranjem.

Također, u klipnom kompresoru kojeg pokreće klipni motor, ulazne i izlazne karike vrše povratno gibanje, sl. 2.

Riža. 2. Dijagram linearnog i konvencionalnog kompresora.

Prednosti linearnog motora

1. Male dimenzije i težina, zbog nepostojanja pogonskog mehanizma.
   
2. Visoko srednje vrijeme između kvarova, zbog nepostojanja pogonskog mehanizma i zbog prisutnosti samo uzdužnih opterećenja.
   
3. Niska cijena zbog nedostatka mehanizma radilice.
   
4. Mogućnost izrade - za izradu dijelova potrebne su samo neradno intenzivne operacije, tokarenje i glodanje.
   

Mogućnost prelaska na drugu vrstu goriva bez gašenja motora.


Kontrola paljenja pomoću tlaka tijekom kompresije radne smjese.


U konvencionalnom motoru moraju biti ispunjena dva uvjeta za napajanje električnog napona (struje) na svjećicu:


Prvi uvjet određen je kinematikom mehanizma radilice - klip mora biti u gornjoj mrtvoj točki (bez uzimanja u obzir vremena paljenja);


Drugi uvjet određen je termodinamičkim ciklusom - tlak u komori za izgaranje, prije radnog ciklusa, mora odgovarati korištenom gorivu.


Vrlo je teško ispuniti dva uvjeta u isto vrijeme. Kod komprimiranja zraka ili radne smjese komprimirani plin istječe u komoru za izgaranje kroz klipne prstenove itd. Što je kompresija sporija (što se sporije okreće vratilo motora), to je curenje veće. U tom slučaju tlak u komori za izgaranje, prije radnog ciklusa, postaje manji od optimalnog i radni ciklus se odvija u neoptimalnim uvjetima. Učinkovitost motora opada. To jest, moguće je osigurati visoku učinkovitost motora samo u uskom rasponu brzina vrtnje izlazne osovine.


Stoga je, na primjer, učinkovitost motora na postolju približno 40%, ali u stvarnim uvjetima, u automobilu, pod različitim režimima vožnje, ta vrijednost pada na 10 ... 12%.


U linearnom motoru nema koljenastog mehanizma, pa prvi uvjet ne mora biti ispunjen, nije bitno gdje se nalazi klip prije radnog ciklusa, bitan je samo tlak plina u komori za izgaranje prije radnog ciklusa. Stoga, ako se dovod električnog napona (struje) na svjećicu ne kontrolira položajem klipa, već tlakom u komori za izgaranje, tada će radni ciklus (paljenje) uvijek započeti pri optimalnom tlaku, bez obzira radne frekvencije motora, sl. 3.





Riža. 3. Kontrola paljenja pomoću tlaka u cilindru, u ciklusu "kompresije".


Dakle, u bilo kojem načinu rada linearnog motora, imat ćemo maksimalno područje petlje Carnotovog termodinamičkog ciklusa i, shodno tome, visok faktor učinkovitosti pri različitim načinima rada motora.


Upravljanje paljenjem pomoću tlaka u komori za izgaranje također omogućuje "bezbolan" prijelaz na druge vrste goriva. Na primjer, pri prelasku s visokooktanskog goriva na niskooktansko gorivo u linearnom motoru, trebate samo naložiti sustavu paljenja tako da se električni napon (struja) dovodi na svjećicu pod nižim tlakom. U konvencionalnom motoru to bi zahtijevalo promjenu geometrijskih dimenzija klipa ili cilindra.


Možete implementirati kontrolu paljenja tlakom u cilindru pomoću


piezoelektrična ili kapacitivna metoda mjerenja tlaka.


Senzor tlaka izrađen je u obliku podloške koja se nalazi ispod matice pričvrsnog svornjaka glave cilindra, sl. 3. Sila tlaka plina u komori za kompresiju djeluje na senzor tlaka, koji se nalazi ispod matice za pričvršćivanje glave cilindra. A informacije o tlaku u komori za kompresiju prenose se na upravljačku jedinicu vremena paljenja. Kada tlak u komori odgovara tlaku paljenja danog goriva, sustav paljenja daje električni napon (struju) svjećici. Uz nagli porast tlaka, koji odgovara početku radnog ciklusa, sustav paljenja uklanja električni napon (struju) iz svjećice. Ako nakon određenog vremena ne dođe do povećanja tlaka, što odgovara izostanku početka radnog ciklusa, sustav paljenja šalje kontrolni signal za pokretanje motora. Također, izlazni signal senzora tlaka u cilindru koristi se za određivanje radne frekvencije motora i njegovu dijagnostiku (određivanje kompresije, itd.).


Sila kompresije izravno je proporcionalna tlaku u komori za izgaranje. Nakon što tlak u svakom od suprotnih cilindara ne postane manji od navedenog (ovisno o vrsti korištenog goriva), upravljački sustav izdaje naredbu za paljenje zapaljive smjese. Ako je potrebno prijeći na drugu vrstu goriva, mijenja se vrijednost navedenog (referentnog) tlaka.


Također, vrijeme paljenja zapaljive smjese može se automatski prilagoditi, kao u konvencionalnom motoru. Na cilindru se nalazi mikrofon - senzor za kucanje. Mikrofon pretvara mehaničke zvučne vibracije tijela cilindra u električni signal. Digitalni filtar, iz ovog skupa zbrojeva sinusoida električnog napona, izdvaja harmonik (sinusoid) koji odgovara modu detonacije. Kada se na izlazu filtra pojavi signal koji odgovara pojavi detonacije u motoru, upravljački sustav smanjuje vrijednost referentnog signala koji odgovara tlaku paljenja zapaljive smjese. U nedostatku signala koji odgovara detonaciji, upravljački sustav nakon nekog vremena povećava vrijednost referentnog signala, koji odgovara tlaku paljenja zapaljive smjese, sve dok se ne pojave frekvencije koje prethode detonaciji. Opet, kada se pojave frekvencije prije detonacije, sustav smanjuje referentni signal, koji odgovara smanjenju tlaka paljenja, sve do paljenja bez detonacija. Tako se sustav paljenja prilagođava vrsti goriva koje se koristi.


Princip rada linearnog motora.


Princip rada linearnog, poput konvencionalnog motora s unutarnjim izgaranjem, temelji se na učinku toplinskog širenja plinova koji se javlja tijekom izgaranja smjese goriva i zraka i osigurava kretanje klipa u cilindru. Klipnjača prenosi pravocrtno povratno gibanje klipa na linearni električni generator, odnosno klipni kompresor.


Linearni generator, sl. 4, sastoji se od dva para klipova koji rade u protufazi, što omogućuje uravnoteženje motora. Svaki par klipova povezan je klipnjačom. Klipnjača je obješena na linearne ležajeve i može slobodno oscilirati zajedno s klipovima u kućištu generatora. Klipovi su smješteni u cilindre motora s unutarnjim izgaranjem. Cilindri se pročišćavaju kroz prozore za pročišćavanje pod utjecajem blagog viška tlaka stvorenog u predulaznoj komori. Pokretni dio magnetskog kruga generatora nalazi se na klipnjači. Namot polja stvara magnetski tok potreban za stvaranje električne struje. Tijekom povratnog gibanja klipnjače, a s njom i dijela magnetskog kruga, linije magnetske indukcije stvorene uzbudnim namotom prelaze stacionarni energetski namot generatora, inducirajući u njemu električni napon i struju (s zatvorenim električnim krugom ).





Riža. 4. Linearni plinski generator.


Linearni kompresor, sl. 5, sastoji se od dva para klipova koji rade u protufazi, što omogućuje uravnoteženje motora. Svaki par klipova povezan je klipnjačom. Klipnjača je obješena na linearne ležajeve i slobodno oscilira s klipovima u kućištu. Klipovi su smješteni u cilindre motora s unutarnjim izgaranjem. Cilindri se pročišćavaju kroz prozore za pročišćavanje pod utjecajem blagog viška tlaka stvorenog u predulaznoj komori. Tijekom klipnog kretanja klipnjače, a s njom i klipova kompresora, zrak se pod tlakom dovodi u prijemnik kompresora.




Riža. 5. Linearni kompresor.


Radni ciklus u motoru odvija se u dva takta.


5. Kompresijski takt. Klip se kreće od donje mrtve točke klipa do gornje mrtve točke klipa, prvo blokirajući otvore za čišćenje. Nakon što klip zatvori prozore za pročišćavanje dolazi do ubrizgavanja goriva i počinje kompresija zapaljive smjese u cilindru.U predulaznoj komori ispod klipa stvara se vakuum pod čijim utjecajem zrak ulazi u predulaznu komoru kroz ventil za otvaranje.
   

   2. Snažni udarac. Kada je klip postavljen blizu gornje mrtve točke, komprimirana radna smjesa se zapali električnom iskrom iz svjećice, uzrokujući naglo povećanje temperature i tlaka plinova. Pod utjecajem toplinskog širenja plinova klip se pomiče u donju mrtvu točku, dok plinovi koji se šire vrše koristan rad. Istodobno, klip stvara visoki tlak u predprotočnoj komori. Pod utjecajem tlaka ventil se zatvara i na taj način sprječava ulazak zraka u usisnu granu.
   

   Sustav ventilacije
   

   Za vrijeme radnog takta u cilindru, Sl. 6 radnog takta, klip se pod utjecajem tlaka u komori za izgaranje kreće u smjeru označenom strelicom. Pod utjecajem viška tlaka u predulaznoj komori, ventil je zatvoren, a zrak se komprimira ovdje za ventilaciju cilindra. Kada klip (kompresijski prstenovi) dosegne otvore za čišćenje, sl. 6 ventilacije, tlak u komori za izgaranje naglo pada, a zatim se klip i klipnjača pokreću inercijom, odnosno masa pokretnog dijela generatora igra ulogu zamašnjaka u konvencionalnom motoru. U tom slučaju se prozori za pražnjenje potpuno otvore i zrak komprimiran u predusisnoj komori pod utjecajem razlike tlaka (tlak u predusisnoj komori i atmosferski tlak) ispuhuje cilindar. Zatim, tijekom radnog ciklusa u suprotnom cilindru, provodi se ciklus kompresije.
   

   Kada se klip kreće u kompresijskom načinu rada, Sl. 6 kompresije, klip zatvara prozore za pročišćavanje, tekuće gorivo se ubrizgava, u ovom trenutku zrak u komori za izgaranje je pod blagim viškom tlaka na početku ciklusa kompresije. Daljnjom kompresijom, čim se tlak stlačene zapaljive smjese izjednači s referentnim (podešenim za određenu vrstu goriva), na elektrode svjećice dovest će se električni napon, smjesa će se zapaliti, radna ciklus će započeti i proces će se ponoviti. U ovom slučaju motor s unutarnjim izgaranjem sastoji se samo od dva koaksijalna i nasuprotno postavljena cilindra i klipova, međusobno mehanički povezanih.
   

   
   

   Riža. 6. Sustav ventilacije linearnog motora.
   

   Pumpa za gorivo
   

   Pogon pumpe za gorivo linearnog električnog generatora je zupčasta površina spojena između valjka klipa pumpe i valjka kućišta pumpe, sl. 7. Površina brijega se kreće uzajamno s klipnjačom motora s unutarnjim izgaranjem i gura klip i valjke pumpe odvojeno pri svakom hodu, dok se klip pumpe pomiče u odnosu na cilindar pumpe i istiskuje dio goriva prema mlaznici za ubrizgavanje goriva na početku ciklusa kompresije. Ako je potrebno promijeniti količinu istisnutog goriva u jednom taktu, površina ekscentra se okreće u odnosu na uzdužnu os. Kada se površina bregaste rotira u odnosu na uzdužnu os, valjci klipa pumpe i valjci kućišta pumpe će se razmaknuti ili pomaknuti (ovisno o smjeru rotacije) na različite udaljenosti, hod klipa pumpe za gorivo će se promijeniti a promijenit će se i udio izbačenog goriva. Rotacija klipnog brijega oko svoje osi provodi se pomoću nepomične osovine, koja se zahvaća s bregom kroz linearni ležaj. Dakle, brijeg se pomiče naprijed-natrag dok osovina ostaje nepomična. Kada se osovina okreće oko svoje osi, površina bregaste osovine se okreće oko svoje osi i mijenja se hod pumpe za gorivo. Promjenjiva brzina ubrizgavanja goriva pokreće se koračnim motorom ili ručno.
   

   
   

   Riža. 7. Pumpa goriva linearnog električnog generatora.
   

   Pogon pumpe za gorivo linearnog kompresora također je zupčasta površina uklještena između ravnine klipa pumpe i ravnine kućišta pumpe, sl. 8. Brigasta površina izvodi recipročno rotacijsko kretanje zajedno s vratilom zupčanika za sinkronizaciju motora s unutarnjim izgaranjem, te razdvaja ravnine klipa i pumpe pri svakom hodu, dok se klip pumpe pomiče u odnosu na cilindar pumpe i dio gorivo se istiskuje u mlaznicu za ubrizgavanje goriva na početku kompresijskog ciklusa. Kada linearni kompresor radi, nema potrebe mijenjati količinu istisnutog goriva. Rad linearnog kompresora podrazumijeva se samo u kombinaciji s prijemnikom - uređajem za pohranu energije koji može izgladiti vrhove maksimalnog opterećenja. Stoga je preporučljivo raditi s motorom linearnog kompresora u samo dva načina rada: način optimalnog opterećenja i način mirovanja. Prebacivanje između ova dva načina rada vrši se pomoću solenoidnih ventila, upravljačkog sustava.
   

   
   

   Riža. 8. Pumpa za gorivo linearnog kompresora.
   

   Sustav pokretanja
   

   Sustav pokretanja linearnog motora izvodi se, kao i konvencionalni motor, pomoću električnog pogona i uređaja za pohranu energije. Konvencionalni motor pokreće se pomoću startera (električni pogon) i zamašnjaka (uređaj za pohranjivanje energije). Linearni motor pokreće se linearnim električnim kompresorom i startnim prijemnikom, sl. 9.
   

   
   

   Riža. 9. Sustav pokretanja.
   

   Prilikom pokretanja, klip startnog kompresora, kada se dovede snaga, pomiče se naprijed zbog elektromagnetskog polja namota, a zatim se vraća u prvobitno stanje s oprugom. Nakon pumpanja prijemnika na 8...12 atmosfera, napajanje se uklanja sa stezaljki kompresora za pokretanje i motor je spreman za pokretanje. Pokretanje se događa dovodom komprimiranog zraka u predulazne komore linearnog motora. Dovod zraka provodi se pomoću solenoidnih ventila, čiji rad kontrolira upravljački sustav.
   

   Budući da sustav upravljanja nema informacije o položaju klipnjača motora prije pokretanja, feed visokotlačni zraka u predulazne komore, na primjer, vanjske cilindre, klipovi će se zajamčeno vratiti u svoje izvorno stanje prije pokretanja motora.
   

   Zatim se visoki tlak zraka dovodi u predkomore srednjih cilindara, čime se ventiliraju cilindri prije pokretanja.
   

   Nakon toga, visoki tlak zraka ponovno se dovodi u predulazne komore vanjskih cilindara za pokretanje motora. Čim započne radni ciklus (senzor tlaka će pokazati visoki tlak u komori za izgaranje koji odgovara radnom ciklusu), upravljački sustav će pomoću solenoidnih ventila zaustaviti dovod zraka iz prijemnika za pokretanje.
   

   Sustav sinkronizacije
   

   Sinkronizacija klipnjača linearnog motora provodi se pomoću zupčanika za sinkronizaciju i para nosača, sl. 10, pričvršćen na pokretni dio magnetskog kruga klipova generatora ili kompresora.Zupčasti zupčanik istovremeno pokreće uljnu pumpu, uz pomoć koje se vrši prisilno podmazivanje tarnih dijelova linearnog motora.
   

   
   

   Riža. 10. Sinkronizacija rada klipnjača elektrogeneratora.
   

   Smanjenje mase magnetskog kruga i sklopa za uključivanje namota elektrogeneratora.
   

   Generator linearnog benzinskog generatora je sinkroni električni stroj. U konvencionalnom generatoru rotor se okreće, a masa pokretnog dijela magnetskog kruga nije kritična. Kod linearnog generatora pokretni dio magnetskog kruga se kreće uzajamno s klipnjačom motora s unutarnjim izgaranjem, a velika masa pokretnog dijela magnetskog kruga onemogućuje rad generatora. Potrebno je pronaći način smanjenja mase pokretnog dijela magnetskog kruga generatora.
   

   
   

   Riža. 11. Generator.
   

   Da bi se smanjila masa pokretnog dijela magnetskog kruga, potrebno je smanjiti njegove geometrijske dimenzije, odnosno volumen i masa će se smanjiti, sl. 11. Ali tada magnetski tok prelazi samo namot u jednom paru prozora umjesto od pet, to je ekvivalentno činjenici da magnetski tok prolazi kroz vodič pet puta kraće, odnosno , a izlazni napon (snaga) će se smanjiti za 5 puta.
   

   Da bi se kompenzirao pad napona generatora, potrebno je dodati broj zavoja u jednom prozoru, tako da duljina vodiča namota snage postane ista kao kod izvorne izvedbe generatora, sl. 11.
   

   Ali da velika količina zavoji se postavljaju u prozor s nepromijenjenim geometrijskim dimenzijama, potrebno je smanjiti presjek vodiča.
   

   Uz konstantno opterećenje i izlazni napon, toplinsko opterećenje, za takav vodič, u ovom će slučaju porasti i postati veći od optimalnog (struja ostaje ista, ali se presjek vodiča smanjio gotovo 5 puta). To bi bio slučaj ako su namoti prozora spojeni u seriju, to jest kada struja opterećenja teče kroz sve namote istovremeno, kao u konvencionalnom generatoru. Ali ako je samo namot para prozora, koji je trenutno ukršten magnetskim tokom, naizmjenično je povezan s opterećenjem, tada se ovaj namot u tako kratkom vremenskom razdoblju neće imati vremena pregrijati, budući da su toplinski procesi inercijski. Odnosno, potrebno je naizmjenično spojiti na opterećenje samo onaj dio namota generatora (par polova) koji prolazi magnetski tok, a ostatak vremena mora se ohladiti. Dakle, opterećenje je spojeno u seriju sa samo jednim namotom generatora u svakom trenutku.
   

   U tom slučaju efektivna vrijednost struje koja teče kroz namot generatora neće premašiti optimalnu vrijednost s gledišta zagrijavanja vodiča. Tako je moguće značajno, više od 10 puta, smanjiti masu ne samo pokretnog dijela magnetskog kruga generatora, već i masu nepomičnog dijela magnetskog kruga.
   

   Prebacivanje namota provodi se pomoću elektroničkih ključeva.
   

   Poluvodički uređaji - tiristori (triacs) - koriste se kao ključevi za naizmjenično povezivanje namota generatora s opterećenjem.
   

   Linearni generator je prošireni konvencionalni generator, sl. jedanaest.
   

   Na primjer, pri frekvenciji koja odgovara 3000 ciklusa / min i hodu klipnjače od 6 cm, svaki namot će se zagrijati 0,00083 s, sa strujom 12 puta većom od nazivne struje, ostatak vremena - gotovo 0,01 s , ovaj će namot biti ohlađen. Kako se radna frekvencija smanjuje, vrijeme zagrijavanja će se povećati, ali će se, sukladno tome, smanjiti struja koja teče kroz namot i kroz opterećenje.
   

   Triac je sklopka (može zatvoriti ili otvoriti električni krug). Zatvaranje i otvaranje odvija se automatski. Tijekom rada, čim magnetski tok počne prelaziti zavoje namota, na krajevima namota pojavljuje se inducirani električni napon, što dovodi do zatvaranja električnog kruga (otvaranje triaka). Zatim, kada magnetski tok prijeđe zavoje sljedećeg namota, pad napona na elektrodama triaka uzrokuje otvaranje električnog kruga. Dakle, u svakom trenutku vremena, opterećenje je uvijek uključeno, u seriji, sa samo jednim namotom generatora.
   

   Na sl. 12 prikazano Montažni crtež generator bez uzbudnog namota.
   

   Većina dijelova linearnih motora oblikovana je rotacijskom površinom, odnosno imaju cilindrični oblik. To omogućuje njihovu proizvodnju pomoću najjeftinijih i najautomatiziranijih operacija tokarenja.
   

   
   

   Riža. 12. Montažni crtež generatora.
   

   Matematički model linearnog motora
   

   Matematički model linearnog generatora izgrađen je na temelju zakona održanja energije i Newtonovih zakona: u svakom trenutku vremena, u t 0 i t 1, mora biti osigurana jednakost sila koje djeluju na klip. Nakon kratkog vremena, pod djelovanjem nastale sile, klip će se pomaknuti za određenu udaljenost. U ovom kratkom dijelu pretpostavimo da se klip gibao jednoliko ubrzano. Vrijednosti svih sila mijenjat će se u skladu sa zakonima fizike i izračunavaju se pomoću poznatih formula
   

   Svi podaci automatski se unose u tablicu, npr. u Excelu. Nakon toga, t 0 se dodjeljuju vrijednosti t 1 i ciklus se ponavlja. Odnosno, izvodimo operaciju logaritma.
   

   Matematički model je tablica npr. u Excelu i sklopni crtež (skica) generatora. Skica ne sadrži linearne dimenzije, već koordinate ćelija tablice u Excelu. Odgovarajuće procijenjene linearne dimenzije upisuju se u tablicu, a program izračunava i iscrtava graf kretanja klipa u virtualnom generatoru. Odnosno, zamjenom dimenzija: promjera klipa, volumena predusisne komore, hoda klipa do otvora za pročišćavanje itd., dobit ćemo grafikone prijeđenog puta, brzine i ubrzanja gibanja klipa u odnosu na vrijeme. To omogućuje virtualno izračunavanje stotina opcija i odabir najoptimalnije.
   

   Oblik žica namota generatora.
   

   Sloj žica jednog prozora linearnog generatora, za razliku od konvencionalnog generatora, leži u jednoj spiralno upletenoj ravnini, tako da je lakše namotati namot žicama ne okruglog presjeka, već pravokutnog, tj. , namot je bakrena ploča upletena u spiralu. To omogućuje povećanje faktora punjenja prozora, kao i značajno povećanje mehaničke čvrstoće namota. Treba uzeti u obzir da brzina klipnjače, a time i pokretnog dijela magnetskog kruga, nije ista. To znači da linije magnetske indukcije sijeku namote različitih prozora s različitim brzinama. Da bi se u potpunosti iskoristile žice za namatanje, broj zavoja svakog prozora mora odgovarati brzini magnetskog toka u blizini ovog prozora (brzina klipnjače). Broj zavoja namota svakog prozora odabire se uzimajući u obzir ovisnost brzine klipnjače o udaljenosti koju klipnjača prijeđe.
   

   Također, za ujednačeniji napon generirane struje, namot svakog prozora možete namotati bakrenom pločom različitih debljina. U području gdje brzina klipnjače nije velika, namotavanje se izvodi tanjom pločom. Veći broj zavoja namota će stati u prozor i, pri nižoj brzini klipnjače u ovom dijelu, generator će proizvesti napon razmjeran trenutnom naponu u dijelovima veće brzine, iako će generirana struja biti znatno manja.
   

   Primjena linearnog električnog generatora.
   

   Glavna primjena opisanog generatora je neprekinuto napajanje u poduzećima male snage, što omogućuje da priključena oprema radi dugo vremena kada se mrežni napon izgubi ili kada njegovi parametri premašuju prihvatljive standarde.
   

   Električni generatori mogu se koristiti za opskrbu električnom energijom industrijske i kućanske električne opreme, na mjestima gdje nema električne mreže, a također i kao pogonski agregat za vozilo (hibridni automobil), u kao mobilni generator električne energije.
   

   Na primjer, generator električne energije u obliku aktovke (kovčega, torbe). Korisnik ga nosi sa sobom na mjesta gdje nema električne mreže (gradilište, planinarenje, Kuća za odmor, itd.) Ako je potrebno, pritiskom na tipku “start” generator se pokreće i opskrbljuje električnom energijom električne uređaje koji su na njega priključeni: električni alat, Uređaji. Ovo je uobičajeni izvor električne energije, samo mnogo jeftiniji i lakši od svojih analoga.
   

   Korištenje linearnih motora omogućuje stvaranje jeftinog automobila, lakog za rukovanje i kontrolu.
   

   Vozilo s linearnim električnim generatorom
   

   Vozilo s linearnim električnim generatorom je dvosjed lak (250 kg) auto, sl. 13.
   

   
   

   Slika 13. Automobil s linearnim benzinskim generatorom.
   

   Kod upravljanja nema potrebe mijenjati brzine (dvije pedale). Zbog činjenice da generator može razviti maksimalnu snagu, čak i kada se "odveze" od zaustavljanja (za razliku od konvencionalnog automobila), karakteristike ubrzanja, čak i uz malu vučnu snagu motora, imaju bolje performanse od sličnih karakteristika konvencionalnih automobila. Učinak ojačanja kola upravljača i ABS sustava postiže se softverski, budući da je sav potreban hardver već tu (pogon za svaki kotač omogućuje kontrolu okretnog momenta ili momenta kočenja kotača, na primjer, kada okrećete upravljač, moment se preraspodjeljuje između desnog i lijevog kola upravljača, a kotači se okreću sami, vozač im dopušta samo okretanje, odnosno upravljanje bez napora). Raspored blokova omogućuje vam konfiguriranje automobila prema željama kupca (generator možete jednostavno zamijeniti snažnijim u nekoliko minuta).
   

   Ovo je običan automobil, samo mnogo jeftiniji i lakši od svojih analoga.
   

   Značajke: jednostavno upravljanje, niska cijena, brzo ubrzanje, snaga do 12 kW, pogon na sve kotače (terensko vozilo).
   

   Vozilo s predloženim generatorom, zbog specifičnog oblika generatora, ima vrlo nisko težište, pa će stoga imati visoku voznu stabilnost.
   

   Također, takvo vozilo će imati vrlo visoke karakteristike ubrzanja. Predloženo vozilo može koristiti maksimalnu snagu agregata u cijelom rasponu brzina.
   

   Distribuirana masa agregata ne opterećuje tijelo automobila, tako da se može napraviti jeftino, lagano i jednostavno.
   

   Vučni motor vozila u kojem se kao pogonska jedinica koristi linearni električni generator mora udovoljavati sljedećim uvjetima:
   

   Namoti snage motora moraju biti spojeni izravno, bez pretvarača, na stezaljke generatora (kako bi se povećala učinkovitost električnog prijenosa i smanjio trošak strujnog pretvarača);
   

   Brzina vrtnje izlazne osovine elektromotora mora biti podešena u širokom rasponu i ne smije ovisiti o radnoj frekvenciji elektrogeneratora;
   

   Motor mora imati visoko srednje vrijeme između kvarova, odnosno biti pouzdan u radu (nema komutator);
   

   Motor mora biti jeftin (jednostavan);
   

   Motor mora imati veliki okretni moment pri maloj izlaznoj brzini;
   

   Motor mora biti lagan.
   

   Dijagram strujnog kruga za spajanje namota takvog motora prikazan je na sl. 14. Promjenom polariteta napajanja namota rotora dobivamo moment rotora.
   

   Također, promjenom veličine i polariteta napajanja namota rotora uvodi se klizna rotacija rotora u odnosu na magnetsko polje statora. Kontrolom struje napajanja namota rotora kontrolira se klizanje u rasponu od 0...100%. Napajanje namota rotora iznosi približno 5% snage motora, pa pretvarač struje ne treba raditi za cjelokupnu struju vučnih motora, već samo za njihovu uzbudnu struju. Snaga strujnog pretvarača, na primjer, za ugrađeni električni generator od 12 kW je samo 600 W, a ta je snaga podijeljena na četiri kanala (svaki vučni motor kotača ima svoj kanal), tj. snaga svakog kanala pretvarača je 150 W. Stoga niska učinkovitost pretvarača neće imati značajan utjecaj na učinkovitost sustava. Pretvarač se može izgraditi korištenjem poluvodičkih elemenata male snage i niske cijene.
   

   Struja sa stezaljki električnog generatora dovodi se do namotaja snage vučnih motora bez ikakvih transformacija. Samo se uzbudna struja pretvara tako da je uvijek u protufazi sa strujom namota snage. Budući da je uzbudna struja samo 5...6% ukupne struje koju troši vučni motor, pretvarač je potreban za snagu od 5...6% ukupne snage generatora, što će značajno smanjiti cijenu i težinu pretvarača te povećati učinkovitost sustava. U ovom slučaju, pretvarač uzbudne struje vučnih motora mora "znati" u kojem se položaju nalazi osovina motora kako bi u svakom trenutku opskrbljivao strujom uzbudne namote kako bi se stvorio maksimalni okretni moment. Senzor položaja izlazne osovine vučnog motora je apsolutni enkoder.
   

   
   

   Slika 14. Shema spoja za spajanje namota vučnog motora.
   

   Korištenje linearnog električnog generatora kao pogonske jedinice vozila omogućuje stvaranje automobila s blok rasporedom. Ako je potrebno, možete promijeniti velike komponente i sklopove u nekoliko minuta, sl. 15, a također koristiti karoseriju s najboljim protokom, budući da automobil male snage nema rezervu snage za svladavanje otpora zraka zbog nesavršenih aerodinamičkih oblika (zbog visokog koeficijenta otpora).
   

   
   

   Slika 15. Mogućnost blokovskog rasporeda.
   

   Vozilo sa linearni kompresor
   

   Linearno kompresorsko vozilo je dvosjed laki (200 kg) automobil, sl. 16. Ovo je jednostavniji i jeftiniji analog automobila s linearnim generatorom, ali s nižom učinkovitošću prijenosa.
   

   
   

   Slika 16. Pneumatski pogon automobila.
   

   
   

   Slika 17. Kontrola pogona kotača.
   

   Kao senzor brzine kotača koristi se inkrementalni enkoder. Inkrementalni enkoder ima impulsni izlaz; kada se zakrene za određeni kut, na izlazu se generira impuls napona. Elektronički sklop senzora "broji" broj impulsa po jedinici vremena i upisuje ovaj kod u izlazni registar. Kada upravljački sustav "isporuči" kod (adresu) ovog senzora, elektronički sklop enkoder, sekvencijalno šalje kod iz izlaznog registra u informacijski vodič. Upravljački sustav očitava kod senzora (informacije o brzini vrtnje kotača) i prema zadanom algoritmu generira kod za upravljanje koračnim motorom aktuatora.
   

   Zaključak
   

   Cijena vozila za većinu ljudi je 20...50 mjesečnih primanja. Ljudi si ne mogu priuštiti kupnju novog automobila za 8…12 tisuća dolara, a na tržištu nema automobila u cjenovnom rangu od 1…2 tisuće dolara. Korištenje linearnog električnog generatora ili kompresora kao pogonske jedinice vozila omogućuje vam stvaranje jeftinog vozila jednostavnog za korištenje.
   

   Moderne proizvodne tehnologije tiskane ploče, i niz proizvedenih elektroničkih proizvoda, omogućuje vam da napravite gotovo sve električne veze pomoću dvije žice - napajanja i informacija. Odnosno, nemojte instalirati priključak svakog pojedinačnog električnog uređaja: senzore, aktuatore i signalne uređaje, već svaki uređaj spojite na zajedničku strujnu i zajedničku informacijsku žicu. Upravljački sustav pak šalje šifre (adrese) uređaja, u serijskom kodu, na informacijsku žicu, nakon čega čeka informaciju o stanju uređaja, također u serijskom kodu, a na istoj liniji. Na temelju tih signala upravljački sustav generira kontrolne kodove za pogonske i signalne uređaje te ih prenosi za prebacivanje pokretačkih ili signalnih uređaja u novo stanje (ako je potrebno). Stoga, tijekom instalacije ili popravka, svaki uređaj mora biti spojen na dvije žice (ove dvije žice su zajedničke za sve električne uređaje u vozilu) i električno uzemljenje.
   

   Kako bi se smanjio trošak, a time i cijena proizvoda za potrošača,
   

   Potrebno je pojednostaviti instalaciju i električne priključke uređaja na vozilu. Na primjer, s tradicionalnom instalacijom, za uključivanje stražnje strane bočno svjetlo, potrebno je sklopkom zatvoriti strujni krug rasvjetno tijelo. Krug se sastoji od: izvora električne energije, spojne žice, relativno snažne sklopke i električnog opterećenja. Svaki element strujnog kruga, osim izvora napajanja, zahtijeva individualnu instalaciju; jeftini mehanički prekidač ima mali broj ciklusa uključivanja i isključivanja. S velikim brojem ugrađenih električnih uređaja, troškovi instalacije i spajanja žica rastu proporcionalno broju uređaja, a povećava se i vjerojatnost pogreške zbog ljudskog faktora. Za veliku proizvodnju lakša kontrola uređaja i očitavanje informacija sa senzora treba raditi na jednoj liniji, a ne pojedinačno, za svaki uređaj. Na primjer, za uključivanje stražnjeg svjetla, u ovom slučaju, trebate dodirnuti senzor za dodir, upravljački krug će generirati kontrolni kod za uključivanje stražnjeg svjetla. Adresa uređaja za uključivanje stražnjeg svjetla i signal za uključivanje bit će poslani informacijskoj žici, nakon čega će se unutarnji krug napajanja stražnjeg svjetla zatvoriti. Odnosno, električni krugovi formiraju se na sveobuhvatan način: automatski tijekom proizvodnje tiskanih pločica (na primjer, prilikom postavljanja ploča na SMD linije), te električnim povezivanjem svih uređaja s dvije zajedničke žice i električnim uzemljenjem.
   

   Bibliografija
   

   1. Handbook of Physics: Kuhling H. Trans. s njim. 2. izd. – M.: Mir, 1985. – 520 str., ilustr.
   2. Plinske turbine u željezničkom prometu, Bartosh E. T. Transport Publishing House, 1972., str. 1-144.
   3. Crtanje - Haskin A. M. 4. izdanje, revidirano. I dodatno –.: Vishashk. Glavna naklada, 1985. – 447 str.
   4. Triacs i njihova primjena u kućanskoj električnoj opremi, Yu. A. Evseev, S. S. Krylov. 1990. godine.
   5. Mjesečni promidžbeno-informativni časopis “Tržište elektrotehnike” broj 5 (23) rujan-listopad 2008.
   6. Projektiranje motora automobila i traktora. R. A. Zeinetdinov, Dyakov I. F., S. V. Yarygin. Tutorial. Uljanovsk: UlSTU, 2004.- 168 str.
   7. Osnove tehnologije pretvarača: tutorial za sveučilišta / O. Z. Popkov. 2. izd., stereot. – M.: Izdavačka kuća MPEI, 2007. 200 str.: ilustr.
   8. Osnove industrijske elektronike: udžbenik za neelektrotehniku. specijalista. sveučilišta /V.G. Gerasimov, O M. Knyazkov, A E. Krasnopolsky, V.V. Suhorukov; uredio V G. Gerasimova. – 3. izd., revidirano. i dodatni – M.: Viša. škola, 2006. – 336 str., ilustr.
   9. Motori s unutarnjim izgaranjem. Teorija i proračun procesa rada. 4. izd. prerađeno i dopunjeno. Pod općim uredništvom A.S. Orlina i M.G. Kruglova. M.: Strojarstvo. 1984. godine.
   10. Elektrotehnika i elektronika u 3 knjige. ur. V G. Gerasimova knjiga 2. Elektromagnetski uređaji i električni automobili. – M.: Viša škola. – 2007. (monografija).
   11. Teorijske osnove elektrotehnike. Udžbenik za sveučilišta. U tri sveska.Opće izd. K.M.Polivanova. T.1. K.M.Polivanov. Linearni električni krugovi s paušalnim konstantama. M.: Energia, 1972. –240 str.

Izum se odnosi na elektroenergetiku i omogućuje povećanje učinkovitosti goriva i smanjenje emisije otrovnih plinova u motorima s unutarnjim izgaranjem sa slobodnim klipom. U autogenom generatoru (1), u kojem se električna energija stvara elektromagnetskom spregom između fiksnih namota (2) i trajnih magneta koji se unutarnje pomiču recipročnim gibanjem jednog ili više klipova dvotaktnog motora s unutarnjim izgaranjem, cilindri (5 ) upareni su s klipovima (4), imaju stožastu pretkomoru (10) otvorenu u smjeru cilindara (5). Motor radi s promjenjivim taktom kompresije, a magneti (3) i namoti (2) raspoređeni su tako da je omjer između količina mehaničke energije korištene za proizvodnju električne energije tijekom dva različita takta magneta (3) jednak omjeru između dva omjera kompresije dobivena u cilindrima (5) u odnosu na dva različita hoda klipova (4), ujedinjeni s naznačenim magnetima (3), pomnoženo s omjerom između dvije vrijednosti ukupne relativne učinkovitosti motora na naznačene omjere kompresije. 15 plaća, 9 bol.

Ova se prijava odnosi na područje autogenih generatora energije, a točnije na generatore u kojima se mehanička energija stvorena klipnim kretanjem klipova motora s unutarnjim izgaranjem bez koljenastog vratila pretvara u električnu struju međudjelovanjem permanentnih magneta kao cijeli s gore spomenutim klipovima pri njihovom kretanju, sa stacionarnim namotima koji su ciklički uronjeni u magnetsko polje povezano s navedenim magnetima. Ova vrsta generatora očito je prikladna za proizvodnju električne struje, koja se zatim može koristiti ili izravno, na primjer za rasvjetu ili grijanje, ili neizravno za opskrbu energijom električnih motora, koji se mogu koristiti u različite vrste vučna sredstva na zemlji ili vodi, ili u zraku, ili u drugim primjenama. Međutim, korišteni generatori zahtijevaju preciznu izvedbu u smislu izlaznog napona i podešavanja kako bi se smanjila buka i šteta za okoliš. Primjeri već poznatih tipova takvih generatora imaju značajna ograničenja u pogledu zahtjeva koji su gore navedeni. Tipičan primjer generatora dan je u prijavi GB 2219671A. I ovaj generator proizvodi električnu energiju klipnim kretanjem magneta naspram nepokretnih namota, pri čemu magneti u kretanju čine jednu cjelinu, s klipovima motora s unutarnjim izgaranjem bez koljenastog vratila, ali u pogledu konfiguracije dijelova i njihove namjene, značajno se razlikuje od generatora, opisanog u nastavku: magneti osciliraju u odnosu na fiksnu točku koja leži u srednjoj ravnini poprečnog presjeka uređaja koji sadrži namote, i dodatno u alternativa stacionarni namoti također se mogu koristiti za proizvodnju električne energije koja se može koristiti izvan generatora, ili za potrošnju električne energije za istiskivanje gornjih magneta kako bi se omogućilo povratno kretanje klipa tijekom takta kompresije. Stoga je jasno da su dimenzije uređaja prema dovedenoj energiji znatno veće od dimenzija generatora prema ovom izumu, u kojem se, kao što će se vidjeti u nastavku, električna energija proizvodi i magnetima koji ulaze u namote i njihovim povratkom u suprotnom smjeru, a kod kojih se pokretanje i regulacija rada uređaja može ostvariti jednostavnom promjenom količine goriva po radnom ciklusu. Opća prilagodba uređaja prema britanskom patentu, međutim, kako u dijelu s unutarnjim izgaranjem tako iu elektromagnetskom dijelu, vrlo je teška i skupa, budući da tlak i količina dovedenog zraka, količina goriva i vrijednosti karakteristike koje su u određenom odnosu sa strujom koja prolazi kroz namote (impedancija, otpor, smjer, itd.) moraju se elektronski podešavati, ciklus po ciklus. Reguliranje količine usisnog zraka, na primjer u slučaju unutarnjeg izgaranja benzina, trebalo bi provesti približno mjerenjem kako bi se odredila količina kemikalija uključenih u kemijska reakcija i za dva takta i za četiri takta, koji se provode neovisno o gore navedenim vrijednostima električnih parametara u području ulaznih zapornih ventila za zrak i benzin. Vrijednosti dotičnih električnih parametara moraju se podešavati sekvencijalno, ciklus po ciklus, u skladu s rezultatima upravo opisanog početnog podešavanja. To uključuje korištenje odgovarajućeg računalnog hardvera sposobnog za pohranu i obradu velikih količina podataka, što uređaj čini skupim i osjetljivim na oštećenja. Vrijednosti električne energije i napona proizvedene tijekom različitih ciklusa, koje uvelike ovise o frekvenciji osciliranja magneta, nisu izravno ili automatski proporcionalne količini mehaničke energije koju proizvodi motor tijekom promjene kompresije. moždani udar. To općenito uključuje korištenje velikih dimenzija baterije, smješten između dijela s unutarnjim izgaranjem koji ih puni i elektromotora koji se napajaju iz baterija. Funkcionalni dizajn motora s unutarnjim izgaranjem, osim nepostojanja koljenastog vratila, je konvencionalan, pa je stoga izazov postići dobru ukupnu učinkovitost maksimiziranjem energije po ciklusu kako bi se postigle potrebne visoke temperature i tlakovi. Iako je to prihvatljivo striktno s energetske točke gledišta, nije tako s točke gledišta onečišćenja okoliš, jer je praktički nemoguće spriječiti stvaranje otrovnih spojeva kao što su dušikov oksid i ugljični monoksid kada uređaj radi na postavljenoj smjesi na visokim temperaturama unutar cilindra. Još jedan sličan primjer linearnog generatora uključuje Jarrettov motor, kod kojeg, iako je upravljanje "povratkom" klipa pod tlakom stvorenim električnom strujom manji problem, postoje svi gore navedeni nedostaci, plus činjenica da kako ne bi dodatno povećali gubitke koji su već visoki Svježi zrak jer ciklus ulazi u cilindar pomoću akustične rezonancije, koja se može postići samo u ograničenom frekvencijskom području ciklusa, a što podrazumijeva da se ovaj tip motora pokreće samo električnim putem, a nakon toga radi s fiksnom vrlo visokom kompresijom, koja iznosi na omjer 26:1, što znači da motor može raditi samo na mazut, i to samo na jako visokim fiksnim okretajima, potrebno mu je hlađenje, ima problema sa česticama itd. Izumitelj je došao do zaključka da je za istodobno rješavanje problema štetnih emisija, složenosti konstrukcije, potrebe za međubaterijama, mogućnosti predregulacije i niske učinkovitosti potreban generator u kojemu bi elektromagnetski dio i unutarnji dio za izgaranje mora zajedno činiti funkcionalnu cjelinu i činiti jedinstvenu cjelinu, u kojem će slučaju kretanje klipa s promjenjivim hodovima uzrokovati da količina mehaničke energije koju proizvodi dio s unutarnjim izgaranjem točno odgovara količini energije koju apsorbira elektromagnetski sudjeluje u proizvodnji električne struje za svaki takt, prema zakonima termodinamike, izgaranja plinova i elektromagnetizma. Na temelju ovog koncepta, korištenjem jedne ili više pretkomora uz postojeće cilindre, stvoren je ultra jednostavan uređaj, upravljan elektronički, prvenstveno kontrolirajući samo količinu goriva upuštenu po ciklusu i poziciju kraja takta kompresije klip ili klipovi. Sve je to postignuto, kao što će biti detaljnije opisano u nastavku, s vrlo niskim maksimumom, prosjekom i minimalne temperature primijenjenim termodinamičkim ciklusima (oko polovice uobičajenih vrijednosti za motore s unutarnjim izgaranjem), a time i s gotovo nultim onečišćenjem okoliša te s vrlo visokom ukupnom učinkovitošću dijela s unutarnjim izgaranjem pri svim radnim brzinama. Na temelju prethodno navedenog, autor je izmislio predmet ovog opisa, koji se zapravo odnosi na autogeni generator električne energije, u kojem se proizvodnja energije postiže spajanjem elektromagnetskog sredstva uključujući stacionarne namotaje s jednim ili više permanentnih magneta koji se kreću u zajedno s klipnim kretanjem jednog ili više klipova, dvotaktni motor s unutarnjim izgaranjem, koji može raditi s promjenjivim taktom kompresije, svaki klip obavlja jedan radni takt kao rezultat izgaranja goriva i širenja plinova u cilindru, te jednu kompresiju hod kao rezultat učinka komponente koja vraća mehaničku energiju, različito kako je navedeno u distinktivnom dijelu stavka 1. priloženih patentnih zahtjeva. Gore navedene prednosti bit će vidljive iz Detaljan opis generatora danog u nastavku s referencom na popratne ilustracije, u kojima: SL. Slika 1 je uzdužni shematski presjek kroz jedan primjer dizajna jednocilindričnog dvotaktnog generatora prema izumu; smokva Slika 2 je uzdužni shematski presjek kroz drugu izvedbu dizajna s dva klipa okrenuta jedan prema drugome s jednom zajedničkom komorom za izgaranje; smokva Slika 3 je shematski tlocrt generatora prema izumu, opremljenog s četiri klipa u parovima i dvije komore za izgaranje; smokva Slika 4 je uzdužni presjek kroz strukturu vodilice koji prikazuje smještaj magneta i stacionarnih namota; smokva Slika 5 prikazuje dijagram potrošnje izgorjelog goriva u funkciji težinskog omjera zrak/gorivo u smjesi; smokva Slika 6 je uzdužni presjek kroz primjer strukture jednog cilindra opremljenog s dva pomoćna ispušna cilindra; smokva Slika 7 prikazuje ukupnu krivulju učinkovitosti motora s unutarnjim izgaranjem kao generatora prema izumu; smokva 8 prikazuje krivulju specifične potrošnje goriva; smokva Slika 9 prikazuje tip predkomore frustokonusnog oblika u konfiguraciji koja ima dvije injekcijske mlaznice. sl. Slika 1 prikazuje generator u kojem su magneti 3 i fiksni namoti 2 raspoređeni tako da se njihova elektromagnetska sprega smanjuje kako se radni hod klipa 4 povećava, ali se povećava kako se povećava hod kompresije klipa 4. Međutim, mogući su i drugi dizajni koji su dijelovi spojeni tako da se događa suprotno, to jest kada se elektromagnetska sprega između magneta 3 i namota 2 povećava s povećanjem hoda i obrnuto. Generator se sastoji od cilindra 5 u kojem se klip 4 pomiče (slika 1) s dva identična uređaja magneta 3 koji se nalaze simetrično u odnosu na os cilindra, spojeni s njim pomoću grane 4". Ovi magneti 3 su uronjeni tijekom ciklusa tijekom takta kompresije i radnog takta koji provodi klip 4, ovo poniranje varira pod kutom ovisno o duljini navedenog hoda unutar dva stacionarna namota 2, koji su stoga identični i simetrični. Kako se takt kompresije povećava, utvrđeno je da se elektromagnetska sprega između magneta 3 i pripadajućih namota 2 povećava, i obrnuto, smanjuje kako se hod povećava. Kretanje klipa 4 uzrokovano je u jednom smjeru širenjem komprimiranog plina u skladu s učinkom izgaranjem goriva, au drugom smjeru djelovanjem sredstava namijenjenih vraćanju mehaničke energije, na primjer, jedne ili više spiralnih opruga ili drugih sredstava, uključujući elektromagnetska sredstva poznata vrsta koji koriste električnu energiju za vraćanje mehaničke energije klipu, kao što su tipovi generatora koji su već poznati i spomenuti ranije, čak i ako je potonji uređaj složeniji i skuplji. Gorivo koje se dovodi kroz mlaznicu za ubrizgavanje 14 raspršuje se tako da zasiti barem dio volumena zraka koji se nalazi u predkomori 10, koja ima uglavnom konusnu konfiguraciju s bazom 10" otvorenom prema cilindru 5. Klip/magnet sklop je podržan s dva sredstva 15, 16 s trenjem kotrljanja (klizanje), koja se mogu pričvrstiti na tijelo navedenog cilindra 5 i koja omogućuju hod klipa, kao što je gore opisano, uz minimalne mehaničke gubitke. Gledajući istu Sl. 1, koji prikazuje generator 1 s dvotaktnim motorom u neradnom položaju, lako je opisati njegov rad: sve što je potrebno za pokretanje je ubrizgavanje unaprijed određene količine pravilno raspršenog goriva u pred- komoru 10 i, samo za početni ciklus, u cilindar 5, i stvaranje iskre između elektroda 13 smještenih u blizini baze 10" konusa koji tvore predkomoru 10. "Eksplozija" smjese zraka i goriva gura sklop klip/magnet u smjeru navedenih opruga 7, kompresirajući ih, a te se opruge zatim otpuštaju, vraćajući istu količinu "apsorbirane" kinetičke energije tako da klip 4 dovrši povratni hod kompresije. Duljina ovog takta kompresije ovisi o kinetičkoj energiji koju stekne klip 4 kao rezultat određene početne "eksplozije", iz koje količine energije koje se pretvaraju u električnu energiju u namotima 2 duž klipa putuju u oba smjera, dok se različiti gubici smanjuju,
Rezultirajuća zaostala kinetička energija klipa 4 se zatim pretvara u kompresijski hod određene duljine. Na kraju ovog procesa kompresije, gustoća, a time i masa zraka sadržanog u predkomori 10 će se povećati do vrijednosti koja odgovara dobivenom omjeru kompresije, a količina benzina je ekvivalentna ili malo veća od odgovarajuće količine potrebne za dobivanje željena kemijska reakcija se zatim ubrizgava pomoću mlaznica za ubrizgavanje 14, a to gorivo se zatim pali elektrodama 13. Ako je elektromagnetski uređaj konstrukcije prema izumu, to jest takav da za ovaj takt kompresije i za odgovarajuća krivulja brzine klipa, koja se povećava s povećanjem kompresije iz očitih fizičkih razloga, mehanička energija, koju apsorbira navedeni elektromagnetski uređaj za generiranje energije tijekom hoda klipa 4 naprijed i natrag bit će jednaka energiji generiranoj tijekom takta snage (snaga izlazna mreža), klip 4 će završiti jedan hod snage plus jedan povratni hod kompresije, zaustavljajući se na točno istoj točki kao i ranije, bez promjene omjera kompresije. Dakle, pri ubrizgavanju iste količine goriva u neograničenom broju ciklusa, osiguran je stabilan, stabilan rad generatora. Da bi se povećala količina električne energije proizvedene po ciklusu, dovoljno je samo povećati za unaprijed određenu vrijednost količinu goriva ubrizganog u predkomoru 10. Povećanje energije proizvedene tijekom izgaranja goriva u usporedbi s posljednjim ciklusom kada radi u konstantnom načinu rada je podijeljeno na povećanje količine proizvedene električne energije i povećanje omjera kompresije, koji se uspostavlja na novoj razini, što zauzvrat ovisi isključivo o novom položaju koji zauzima klip 4 na kraju takta kompresije, i količina goriva koja odgovara većoj masi zraka sadržanog u predkomori 10 mora se zatim ubrizgati kako bi se zadovoljili novi uvjeti, a način rada će ostati stabilan pod novim uvjetima, osiguravajući da se dobije potvrda gore opisanog procesa, u drugim slučajevima riječima, opet na ovom novom taktu kompresije i krivulji relativne brzine cilindra 4, energija koju apsorbira elektromagnetski uređaj (to jest, količina električne energije generirane po ciklusu, podijeljena s elektromagnetskom učinkovitošću) pod novim uvjetima, s novom količinom energije proizvedene tijekom izgaranja goriva, ostaje potpuno ista. Očito, to se odnosi i na usporavanje i smanjenje hoda klipa, iako bi u ovom slučaju količinu benzina po ciklusu trebalo smanjiti umjesto povećati. Izumitelj preporučuje povećanje zasićenosti zraka u predkomori 10 u stalnom radu za približno 20% u usporedbi s količinom koja je striktno potrebna za kemijsku reakciju, to jest, omjer zraka i benzina trebao bi biti približno 12,2. Pod ovim uvjetima, brzo ubrzanje i usporavanje hoda klipa 4 može se postići povećanjem i smanjenjem količine goriva, kako je opisano, do 14% u usporedbi s prethodnim ciklusom, svaki put održavajući takvo stanje smjese u predkomori 10, čime se osigurava brzina izgaranja što bliža optimalnoj (vidi sl. 5), uz relativne prednosti konfiguracije ciklusa i njegove termodinamičke učinkovitosti. Ako se obogaćene smjese koriste u predkomori 10 pri promjeni brzine, njihov utjecaj na štetne emisije na generatoru prema izumu bit će značajno smanjen: paljenje zapravo uzrokuje trenutnu i brzu ekspanziju s relativnom inhibicijom porasta temperature smjesa, koja se zasebno miješa s vrlo značajnim volumenom zraka sadržanog u cilindru 5, koji ima relativno nisku temperaturu u svim radnim uvjetima. Kao vodič, u eksperimentalnom prototipu s maksimalnim omjerom kompresije = 8,5, za ovaj omjer kompresije koji je na konstantnoj razini, maksimalna temperatura ciklusa je približno jednaka 765 o C (1029 K), a temperatura ispuha je približno jednaka 164 o C (437 K ), c ​​() v = 10. Inženjerima koji rade u ovom području tehnologije neće biti teško izračunati stvaranje otrovnih tvari izgaranjem goriva (NOx, CO), koje su u ovim uvjetima gotovo jednake nuli. Opisani postupci izgaranja, koji su omogućeni upotrebom predkomore 10, također dopuštaju promjene u proizvodnji energije po ciklusu uz zadržavanje istog omjera kompresije tijekom hoda klipa, ili obrnuto, bez drugih podešavanja i, kako je utvrđeno, bez negativnih posljedica, osim ako se energija generatora dovodi do fiksnog opterećenja omskog tipa, u kojem slučaju je kontrola rada generatora ograničena na gore opisanu, i opterećenje koje može varirati ovisno o određenim zakonima, na primjer, one koje se odnose na elektromotore ili fenomen magnetskog zasićenja. U tom slučaju može se slijediti isti postupak ili se količina dovedenog goriva po ciklusu može promijeniti s promjenom kompresije, ali zadržavajući isti hod klipa, ili, obrnuto, prilagoditi se rastućem opterećenju u slučajevima kada npr. , trenutni moment prevrtanja brzo odstupa od pogonskog momenta, a kao rezultat toga mijenja se opterećenje, utječući na količinu energije koju generator proizvede po ciklusu. Inženjeri vješti u ovom području tehnike imaju diskrecijsko pravo odrediti radne krivulje razne karakteristike , geometrijske dimenzije dijelova motora i generatora i vrstu prilagodbe prema vrsti opterećenja, kao i postotak povećanja ili smanjenja količine goriva po ciklusu koji se osigurava u različitim radnim situacijama, s prednošću da u generatoru Prema izumu, u okviru njegove primjene, s povećanjem takta kompresije, efektivni napon na krajevima namota raste po istim krivuljama, ali na višoj razini nego prije. Ovo se također odnosi na količinu energije po ciklusu u najjednostavnijem slučaju u kojem je opterećenje čisto omsko opterećenje. Očito je da se gore spomenuta jednofazna struja koju proizvodi generator može ispraviti diodama ili modulirati na druge načine korištenjem pretvarača ovisno o zahtjevima korisnika, čime se omogućuje izravna opskrba električnom energijom elektromotora vozila bez potrebe za međubaterije. Sve što je potrebno za podešavanje motora s unutarnjim izgaranjem generatora 1, prema izumu, je fiksirati položaj kraja takta kompresije klipa 4 i unijeti te podatke u središnju elektroničku jedinicu (nije prikazana), koji točno regulira količinu goriva koju isporučuje mlaznica za ubrizgavanje 14 po ciklusu, ovisno o položaju postignutom klipom 4 tijekom prethodnog ciklusa i/ili opterećenju, povećavajući ga ili smanjujući prema potrebi, ako je potrebno, izdavanjem naredbi za povećanje ili smanjiti količinu goriva, na primjer, promjenom kutnog ili linearnog položaja papučice gasa ili drugim sredstvima koja imaju sličnu ulogu. Treba primijetiti da se za motor od oko 35 KS, projektiran prema zadanim parametrima i s promjenom količine goriva po ciklusu koja je ekvivalentna prethodno navedenih 14%, prijelaz s minimalne na maksimalnu izlaznu snagu događa za manje od 2 sekunde. . Međutim, ako se dovod goriva potpuno prekine, klipovi se zaustavljaju nakon vrlo kratkog preostalog hoda "po inerciji" u položaju u kojem je otpor kompresije plina koji se nalazi u cilindru 5 ekvivalentan i suprotstavlja se efektivnoj sili privlačenja između pokretnih magneta 3 i drugih magnetiziranih dijelova, ili čak jednostavno feromagnetima spojenim na stacionarne namote 2. Posljednji spomenuti dijelovi nisu prikazani na crtežima, budući da mogu jako varirati u konfiguraciji i rasporedu ovisno o želji projektanta, koji , budući da je osoba vješta u ovom području tehnike, neće imati poteškoća u određivanju dimenzija i rasporeda ovih dijelova. Vrijedi to ponoviti, očito, kako bi se osiguralo pravilan rad generatora, omjer između količina mehaničke energije koju apsorbira generator (ekvivalent količinama proizvedene električne energije podijeljenim s odgovarajućom elektromagnetskom učinkovitošću), kada radi s dva različita takta kompresije u motoru s unutarnjim izgaranjem, bit će u biti jednak omjer između dva odgovarajuća omjera kompresije pomnožen s omjerom između dvije izlazne snage samog motora u odnosu na te omjere kompresije. Na primjer u brojevima:
Pretpostavimo da su za dva različita hoda klipa (a time i magnete povezane s njima), dva rezultirajuća omjera kompresije jednaka 8,5 (:1) i 3,6 (:1) i da su ukupne vrijednosti učinkovitosti unutarnjeg izgaranja motora su 0,46 i 0,30 u odnosu na ove omjere kompresije. Za obavljanje predstavljenih zadataka, magneti i namoti moraju imati dimenzije koje također odgovaraju vrsti opterećenja, njihove električne vrijednosti mogu se kontrolirati tako da omjer između količina energije koju troši elektromagnetski dio generatora u dva različita relativni ciklusi, to jest, tijekom jednog takta kompresije i jednog radnog takta klip odgovara navedenim omjerima kompresije, što je ekvivalentno 8,5/3,6 0,46/0,30 = 3,6. Drugim riječima, mehanička energija koju potroše magneti u jednom ciklusu kretanja koji odgovara omjeru kompresije od 8,5 mora biti 3,6 puta veća od mehaničke energije potrošene u ciklusu koji odgovara omjeru kompresije od 3,6. To znači da će dvije različite količine goriva, koje se mogu pomiješati približno u volumenima potrebnim za kemijsku reakciju, s dvije različite mase zraka sadržane u predkomori u skladu s navedenim kompresijskim omjerima, potreban iznos energija, izlazna mreža za pokretne magnete za proizvodnju električne energije. Ako je opterećenje između namota čisto omsko opterećenje, to se može lako postići jednostavnim podešavanjem fizičkih dimenzija i konfiguracije magneta i namota kao što je opisano u nastavku, i stoga se javlja automatski sa svakim taktom kompresije. Inače, količina goriva po ciklusu i/ili električne vrijednosti povezane s opterećenjem mogu varirati, kao što je prethodno opisano. Unutarnja učinkovitost stvarnog radnog dijela generatora određuje količinu električne energije koja se stvarno generira s različitim taktovima kompresije motora s unutarnjim izgaranjem. Gore navedeno se može postići fizički, na primjer, povećanjem broja zavoja namota 2 bilo linearno ili prateći druge prikladne krivulje u smjeru uranjanja magneta 3 (vidi strelicu na sl. 4), tvoreći konfiguraciju magneti 3 u skladu s/ili mijenja električne vrijednosti u odnosu na opterećenje. Međutim, moguće su i druge konfiguracije, koje su stvorili stručnjaci u struci, uključujući upotrebu nekoliko magneta u obliku paralelopipeda i stacionarnih namota (slika 4), koji imaju takav raspored i dimenzije da električna energija proizvedena u jednom ciklusu tijekom njihovo relativno gibanje za različite udare klipa (koji su jednaki integralu Vidt tijekom vremena ciklusa) slijedi krivulju čija se konfiguracija može izravnati usklađivanjem s energetskom krivuljom generiranom po ciklusu motora s unutarnjim izgaranjem (izlazna snaga grid) promjenom npr. debljine magneta, njihove širine i/ili otvora za zrak (T na sl. 4) u smjeru kretanja. Nije potrebno napraviti ove promjene: dizajner također može odlučiti koristiti magnete koji imaju konfiguraciju paralelopipeda, mijenjajući udio volumena zraka koji se miješa u predkomori i/ili količinu goriva koja se koristi za njegovo zasićenje tako da količina energija koju generira motor pri bilo kojoj brzini jednaka je onoj koju koristi generator za proizvodnju električne energije. To je osobito lako ako je opterećenje čisto omsko opterećenje s konstantnom vrijednošću (slika 4). Vrsta izgaranja dobivena upotrebom pretkomorije 10 koja radi kao što je opisano, ili po mogućnosti dvije predkomore dijametralno suprotne i okrenute jedna prema drugoj 110 (vidi SLIKU 9), sličnija je onoj koju pruža plamenik nego konvencionalno unutarnje izgaranje u motoru s unutarnjim izgaranjem. , te, kako je navedeno, predstavlja vrlo nisku temperaturu unutar cilindra, što uz obilje kisika potrebnog za potpuno izgaranje, uvelike jamči odsutnost toksičnih produkata poput CO, HC i NOx. Pretkomore prikazane na sl. 1, 2 i 6, imaju konusnu konfiguraciju i samo jednu injekcijsku mlaznicu 14 koja se nalazi na vrhu konusa, ali ponekad može postojati korisna primjena predkomore, koje, na primjer, imaju konfiguraciju subcilindričnog ili krnjeg stošca s injekcijskom mlaznicom 111 instaliranom u unaprijed određenom položaju okomito na os predkomore (slika 9). Ako je cilindar 9 spojen pomoću odgovarajućih kanala 112 na zatvorenu bazu 113 koja se nalazi na stražnjoj strani koja nije okrenuta prema navedenom cilindru 9, moguće je zasićiti do potrebne mjere samo dio ukupnog volumena zraka sadržanog u pre -komora. Druga injekcijska mlaznica 14, instalirana u navedenoj zatvorenoj bazi 113, može se koristiti samo za početni ciklus pokretanja. U ovoj potonjoj konfiguraciji uređaja i s pretkomorama okrenutim jedna prema drugoj, moguće je potpuno eliminirati HC ostatke zahvaljujući vrlo jakim vrtlozima koji nastaju sudarom dvaju volumena smjese tijekom njezine ekspanzije i izgaranja. Također je moguća upotreba jedne ili više mlaznica za ubrizgavanje. Opisani postupak se odnosi na slučajeve kada motor s unutarnjim izgaranjem pokreće goriva s niskom temperaturom paljenja, kao što su benzin, alkoholi ili plinovita goriva, ali se također mogu koristiti dizel ili slična goriva; U tu svrhu koriste se dvije mlaznice za ubrizgavanje u jednu predkomoru (kao na slici 9), a prva mlaznica služi za ubrizgavanje benzina npr. u određenim razmacima, samo u prijelaznom periodu paljenja motora, dok se ne pokrene postiže se odgovarajući kompresijski omjer za samozapaljenje dizel gorivo, zbog čega se ubrizgava drugom mlaznicom. Ovo se rješenje može preporučiti u slučaju stacionarnih visokoučinkovitih generatora, gdje maksimalna izlazna snaga može biti važnija od problema emisije čestica (koja se zapravo može smanjiti djelomičnim povratom ispušnih plinova, kao što je opisano u nastavku). S ovom metodom, rad se opet može podržati vrlo niske temperature u usporedbi sa sličnim konvencionalnim motorima. Već je napomenuto kako se veza klip/magnet može pomično poduprijeti pomoću, na primjer, dvije ili više tarnih čahura 15 koje klize duž vodilica 16 (SLIKA 1), ili drugih sličnih sredstava za smanjenje trenja i stoga u ovom slučaju, nema potrebe za podmazivanjem bilo kojeg od pokretnih dijelova zbog niskih radnih temperatura. Sustav hlađenja također nije potreban i zapravo je preporučljivo izolirati motor s unutarnjim izgaranjem tako da radi adijabatski. Motor s unutarnjim izgaranjem je dvotaktni motor jer, kao što smo vidjeli, svaki ciklus zahtijeva uvlačenje i izbacivanje zraka iz cilindra ili cilindara. Jedno rješenje koje je predložio autor je da se to postigne pomicanjem pomoćnog otpuštajućeg klipa 19 prikazanog na Sl. 6, koji je pri kretanju sastavni dio klipa 4 motora i koji tijekom takta kompresije klipa uvlači zrak u cilindar 20, koji zadržava zrak pomoću jednosmjernog ventila 21, dok tijekom snage hod navedenog klipa 4 komprimira ovaj zrak do trenutka kada drugi jednosmjerni ventil 22 zbog pada tlaka unutar cilindra motora 5 pusti zrak u predkomoru 10 i pripadajući cilindar 5. S takvim uređajem može se bez problema postići vrijednost učinkovitosti ispušnih plinova koja se približava 0,90, i što je još važnije, ostaje konstantna pri bilo kojem taktu kompresije, a time i pri bilo kojoj količini goriva po ciklusu. Sličan rezultat može se postići s pomoćnim klipom 19" prikazanim na SLICI 9, koji je sastavni dio klipa 6 i koristi dio navedenog cilindra motora 9 kao pomoćni cilindar 20", u skladu s metodom rada dva- taktni motori dobro poznati u struci.motori s unutarnjim ispušnim plinovima. Ovo rješenje prikazano na Sl. 3, u slučaju suprotnih klipova, opisan je dolje. Budući da je efektivni radni hod klipova motora 4, 6 ekvivalentan samo odgovarajućoj duljini cilindara 5, 9, dok je hod kompresije pomoćnih klipova 19, 19" jednak zbroju ove duljine i takta kompresije, opruga, u fazi razvoja uređaja promjer pomoćnog klipa 19, 19" može se odabrati veći od, jednak ili manji od promjera klipa motora, ovisno o tome radi li se o potpunom ili samo djelomičnom ispuhu izgaranja plinovi su potrebni za određeni raspon brzina. Na primjer, u ranije spomenutom prototipu koji ima pomoćni klip 19 (SLIKA 6), koji ima isti promjer kao i klip motora 4, puni ispušni plinovi nastaju kada takt kompresije odgovara omjeru kompresije jednakom 3,5:1, i djelomični ispuh sa smanjenom količinom dopuštenog zraka s manjim hodom klipa dogodio se pri minimalnom dopuštenom kompresijskom omjeru jednakom 1,6:1, kada ispuh doseže samo 50% obujma cilindra. Utvrđeno je da djelomična recirkulacija ispušnih plinova pri nižim omjerima kompresije povećava duljinu hoda jer se hod klipa smanjuje kako bi se temperature, a time i vremena izgaranja, održale dovoljno visokima da se izbjegne stvaranje HC-a u ispušnim plinovima u prijelaznom stanju s niskim tlakom kada pokretanje generatora 1. Za optimalan rad uređaja bit će korisno koristiti senzore za mjerenje temperature i tlaka u cilindru, prvi treba koristiti za neznatnu promjenu količine ubrizganog goriva kada je motor hladan (pri pokretanju), a drugi opet ovisno o položaju klipa na kraju takta kompresije - za promjenu dominacije pumpe za gorivo kako bi se postiglo učinkovito ubrizgavanje, prilagođeno svim načinima rada. Ove komponente nisu prikazane na crtežima jer su poznate i stručnjak ih može lako izraditi. Bez obzira na sve gore navedeno, kako bi se dodatno pojednostavio dizajn autogenog generatora prema izumu i kako bi se u isto vrijeme eliminirale ograničavajuće povratne sprege i/ili vibracije, preporučljivo je koristiti jedan ili više pari klipova od 6,6" okrenutih jedan prema drugom , poželjno s jednom zajedničkom komorom za izgaranje 9 (Sl. 2). U ovom slučaju, moguće je imati samo jednu predkomoru 10 (ili dvije predkomore 111 okrenute jedna prema drugoj, kao što je prikazano na Sl. 9), smještene u sredini s uzdužnom osi h okomitom na os k klipova 6, 6". Kako bi se osigurala pravilna sinkronizacija između nekoliko pari klipova tijekom rada, ako je potrebno, autor predlaže da se klipovi od 6,6" naprave kao jedna cjelina pomoću spojnih sredstava 8,8" (slika 3), ti klipovi u danom trenutku ciklusa rade u istom smjeru (praktički - jedna polovica klipova). Ako konstrukcija uključuje komponente za povrat mehaničke energije, odnosno opruge 7, u opisanom slučaju, tako da se njihov položaj može podešavati u smjeru K-osi kretanja s njima uparenih klipova, tada se različiti iznosi električne energije može se proizvesti po ciklusu bez promjene potrebne frekvencije ili se frekvencija može mijenjati, s konstantnim ciklusom koji odgovara optimalnoj učinkovitosti, promjenom duljine hoda klipova, a time i promjenom vremena potrebnog za završetak hoda. Izvođenje kontinuiranog praćenja brzine i vremena klipova također znači da se hod klipa može mikrometrijski mijenjati tako da se može održavati konstantnim i pravilno sinkroniziranim. Očito, za postizanje ovog posljednjeg rezultata dovoljno je da se može podesiti položaj opruga povezanih samo s jednom polovicom klipova, to jest onih klipova koji su povezani u cjelinu pomoću spojnog sredstva 8 prikazanog na Sl. 3. Sredstvo prikladno za navedeno podešavanje može biti, na primjer, koračni motor ili istosmjerni motor 17 povezan sustavom vijaka i unutarnjih prihvatnih navoja koji djeluju kao linearni sljedbenik za komponentu 18 spojenu integralno na odgovarajuću oprugu 7. autor je također osigurao dodatna sredstva za sprječavanje vibracija koje proizlaze iz trenutnog gubitka sinkronizacije između dva klipa okrenuta jedan prema drugome. Zapravo, pri povezivanju mehaničkih dijelova generatora, koji djeluju kao baza i mjesto opruga 7 (na slici 2, ti se dijelovi sastoje od kućišta 11 koje tvori tijelo cilindara 5 i 5"), s tlo ili s komponentom koja nosi generator, pomoću spoja 12, koji ima unaprijed zadanu ograničenu elastičnost u smjeru kretanja klipova 6, 6", elastični otklon spoja 12 ne dolazi uz pravilnu sinkronizaciju klipova. , budući da su sile koje djeluju u suprotnim smjerovima na dvije opruge 7 povezane s dva klipa jedan nasuprot drugom uvijek jednake jedna drugoj. Međutim, ako se jedan od dva krojača pomakne prije drugoga, to će uzrokovati primjenu sile prvo na odgovarajuću oprugu, a zatim na elastične spojeve 12, što će izvući dio kinetičke energije koju bi opruga trebala apsorbirati i zatim vratiti na odgovarajući klip kao rezultat učinaka elastične histereze pod utjecajem kompresije opruge. To podrazumijeva usporavanje povratnog hoda klipa i njegovu postupnu sinkronizaciju s drugim (odgođenim) klipom okrenutim prema njemu. Očito, ova prilagodba sinkronizacije povlači za sobom gubitak, iako slab, ukupne energetske bilance, pa je stoga preporučljivo primijeniti elektronska metoda, kao što je gore navedeno, mijenja povratni položaj opruge kako bi se osiguralo točno početno vrijeme. U zaključku ovog opisa, pozivamo čitatelja da pogleda dijagrame (slika 7) ukupne učinkovitosti motora s unutarnjim izgaranjem generatora prema izumu i njegove specifične potrošnje energije (slika 8). Nema razloga za posebne detaljne komentare na ovim dijagramima, jer će ih lako razumjeti osoba vješta u ovom području tehnike. Ukupna učinkovitost je zapravo dvostruko veća od konvencionalnog motora pri bilo kojoj brzini. Sve komponente, njihova namjena i položaj, kao i metode podešavanja mogu se mijenjati i poboljšavati u skladu s iskustvom stručnjaka. Na primjer, umjesto da ih drži vilica od 4 inča, magneti 2 prikazani na SLIKAMA 1 i 2 mogu se montirati na cilindrično postolje koje ima jednu os s klipom i sastavni je dio njega, s sastavnim dijelovima raspoređenim kao što je već opisano u vezi s Jarrett motor. Ova izvedba nije prikazana na crtežima. Ilustrirane opisane strukture su stoga poželjne izvedbe izuma, koje nisu restriktivne ili obvezujuće.

Zahtjev

1. Linearni električni generator (1), u kojem se proizvodnja električne energije postiže pomoću elektromagnetskog uređaja koji sadrži stacionarne namotaje (2) i jedan ili više stalnih magneta (3), koji se kreću zajedno s recipročnim kretanjem jednog ili više klipovi (4) dvotaktni motor s unutarnjim izgaranjem, također prilagođen za rad s promjenjivim taktom kompresije, svaki klip (4) radi jedan radni takt zbog izgaranja i širenja smjese u cilindru (5) i jedan takt kompresije zbog djelovanje sredstava (7) za vraćanje mehaničke energije, zbog čega cilindri (5) motora s unutarnjim izgaranjem, upareni s klipovima (4), imaju najmanje jednu pretkomoru (10) s bazom (10") , koji je otvoren u smjeru cilindara i u kojem se, pod bilo kojim radnim uvjetima motora, barem dio volumena zraka sadržanog u predkomori miješa s najmanje količinom goriva potrebnom za kemijsku reakciju, karakteriziranu da izgaranje smjese u predkomori (10) proizvodi svu potrebnu izlaznu energiju i uzrokuje njezino širenje u zraku koji se nalazi u cilindrima, u koje nije ubrizgano gorivo i u kojima je izgaranje završeno, navedeni elektromagnetski uređaj je tako konstruiran da za dani omjer zrak/gorivo i s određenim dijelom volumena zraka koji ostaje konstantan, omjer između dviju količina ukupne energije koja se stvarno koristi za proizvodnju električne energije kada generator radi u različitim konstantnim načinima koji odgovaraju bilo koja dva različitih dovršenih taktova ekspanzije i kompresije navedenih klipova (4), u biti je jednak omjeru između dva omjera kompresije dobivenih u predkomorama (10) i odgovarajućim cilindrima (5) kao rezultat djelovanja iznad dva različita hoda navedenih klipova (4), pomnoženo s omjerom dviju vrijednosti ukupne učinkovitosti motora s unutarnjim izgaranjem koje odgovaraju navedenim omjerima kompresije. 2. Linearni generator električne energije prema zahtjevu 1, naznačen time, da je dio volumena zraka u predkomori (10), koji se mora pomiješati s gorivom, ugrađen kanalima (112) koji vode od cilindara (5) do zatvorenog baza (113) predkomore. 3. Linearni generator prema bilo kojem od prethodnih odlomaka, naznačen time što su magneti (3) i fiksni namoti (2) smješteni tako da se njihova elektromagnetska veza smanjuje kako se radni hod klipova (4) povećava, ali raste s povećanjem povećanje takta kompresije navedenih klipova (4). 4. Linearni generator prema bilo kojem od prethodnih zahtjeva, naznačen time što se omsko opterećenje konstantne vrijednosti primjenjuje između krajeva namota (2) i odgovarajuće količine mehaničke energije koriste se za proizvodnju električne energije u odnosu na dva različita završena hoda širenje i skupljanje navedenih klipova (5), automatski se postižu zbog odgovarajuće konfiguracije, rasporeda i dimenzija navedenih magneta (3) i fiksnih namota (2). 5. Linearni generator prema zahtjevu 4, naznačen time što su navedeni magneti (3) u osnovi u obliku paralelopipeda, oni i nepomični namoti (2) imaju takav raspored i dimenzije da mehanička energija koja se koristi za proizvodnju električne energije kada se kreću relativno ciklusa, slijedi krivulju koja odgovara promjeni takta kompresije navedenog klipa ili klipova (4), za koje se može smatrati da su u biti identični s krivuljom energije proizvedene u jednom ciklusu motora s unutarnjim izgaranjem u skladu s istim kompresijski hod zbog promjene debljine magneta (3), njihove širine i/ili zračnog raspora (T) u smjeru kretanja. 6. Linearni generator prema bilo kojem od prethodnih paragrafa, naznačen time što najmanje jedna pretkomora (10) ima uglavnom stožastu konfiguraciju s injekcijskom mlaznicom (14) smještenom na vrhu konusa. 7. Linearni generator u skladu s bilo kojim od patentnih zahtjeva 1 do 5, naznačen time što najmanje jedna pretkomora (10) ima u biti konfiguraciju krnjeg stošca i svoju zatvorenu bazu (113) okrenutu od cilindra (9), povezanu s navedenim cilindrom (9) pomoću jednog ili više kanala (112), injekcijska mlaznica (114) smještena je na osi navedene zatvorene baze, a druga injekcijska mlaznica (111) smještena je okomito na os predkomore na unaprijed određen položaj. 8. Linearni generator prema bilo kojem od prethodnih odlomaka, naznačen time da za uklanjanje vibracija i ograničavajuće povratne sprege postoji jedan ili više pari klipova (6.6") koji su okrenuti jedan prema drugom. 9. Linearni generator prema zahtjevu 8, naznačen time da broj klipova (6,6") je u cijelosti višekratnik dva i međusobno su spojeni u parovima veznim sredstvom 8,8" (slika 3), a ti klipovi (6,6") rade u jednom smjeru u svakom trenutku ciklus. 10. Linearni generator prema zahtjevu 8 ili 9, naznačen time što dva cilindra smještena jedan nasuprot drugome (6,6") imaju opća stanica izgaranje (9), u koju vodi najmanje jedna predkomora (10), s uzdužnom osi (h) okomitom na uzdužnu os (K) dva cilindra (6, 6"). 11. Linearni generator prema zahtjevu 11. 10, naznačen time što se dvije predkomore (110) koriste za svaki par međusobno okrenutih cilindara (6, 6"), postavljenih dijametralno suprotno i okrenutih jedan prema drugom. 12. Linearni generator prema jednom od zahtjeva 8 do 11, naznačen time što se položaj barem dijela navedenih komponenti (7) dizajniranih za vraćanje mehaničke energije može podesiti u smjeru osi kretanja klipova uparenih s ovim komponente. 13. Linearni generator prema zahtjevu 12, naznačen time, da samo položaj komponenti za povrat energije, uparenih s polovicom klipova (6, 6" Slika 2), koji se kreću u danom smjeru u danom trenutku u 14. Linearni generator u skladu s bilo kojim od prethodnih patentnih zahtjeva, naznačen time što je dio (11), koji djeluje kao baza i lokacija gore spomenutih povratnih mehanizama (7), povezan s uzemljenjem. ili na element koji nosi generator (1) pomoću spojeva (12) koji imaju unaprijed određenu elastičnost u smjeru kretanja klipova (6, 6" sl. 2). 15. Linearni generator prema bilo kojem od prethodnih odlomaka, naznačen time što se zrak za uklanjanje ispušnih plinova i punjenje cilindara (5) dovodi iz predkomora(a) (10) pomoću jednog ili više pomoćnih ispušnih klipova (19), koji su sastavni dio klipova (4) motora s unutarnjim izgaranjem, ti pomoćni klipovi (19) usisavaju zrak tijekom faze kompresije klipova (4) pomoću primarnih jednosmjernih ventila (21) fiksiranih u pomoćnim cilindrima koji međusobno djeluju, i upumpavati ga u navedene predkomore (10) pomoću sekundarnih jednosmjernih ventila (22) smještenih u blizini navedenih predkomora (10) tijekom faze ekspanzije ovih klipova (4). 16. Linearni generator prema bilo kojem od prethodnih paragrafa, naznačen time što je u bilo kojem načinu rada, barem dio zraka sadržanog u predkomori/komorama (10) motora s unutarnjim izgaranjem pomiješan s količinom ekvivalenta goriva do 120% količine goriva potrebnog za kemijsku reakciju. Prioritet po bodovima:
09.06.94 prema st. 1., 3., 6., 8., 9., 10., 12. - 14.;
04.11.94 prema stavcima 4, 5, 11, 15, 16;
07.02.95 prema st. 2. i 7.

Izum se odnosi na elektrotehniku, linearne generatore koji osiguravaju proizvodnju električne energije. Tehnički rezultat je povećati stabilnost i učinkovitost proizvodnje električne energije uz pojednostavljenje dizajna i smanjenje volumena i težine. Linearni generator ima strukturu hidrodinamičkog cilindra za klipno kretanje klipa (6) u cilindru (1) u aksijalnom smjeru naizmjeničnim primjenom pritiska tekućine na klip (6) u lijevoj hidrodinamičkoj komori (4) u kontaktu s lijevim krajem stijenka (2) cilindar (1), te tlak fluida u desnoj hidrodinamičkoj komori (5) u kontaktu s desnom čeonom stijenkom cilindra (1). Između lijeve tlačne površine (7) u kontaktu s lijevom hidrodinamičkom komorom (4) klipa (6) i desne tlačne površine (8) u kontaktu s desnom hidrodinamičkom komorom (5) formira se trajni magnet (9). ) klipa (6). Električna indukcijska zavojnica (11) ugrađena je iznad lijeve i desne hidrodinamičke komore (4, 5), oblikovana na cilindričnoj stijenci između lijeve i desne krajnje stijenke (2,3) cilindra (1) tako da se generiranje električna energija u električnom indukcijskom svitku osigurava se povratnim kretanjem u aksijalnom smjeru klipa (6) koji ima permanentni magnet. 4 plaće f-ly, 11 ilustr.

Nacrti za RF patent 2453970

TEHNIČKO PODRUČJE

Predmetni izum odnosi se na linearni generator koji osigurava proizvodnju energije između klipa i cilindra koji čini hidrodinamički cilindar.

POZADINA UMJETNOSTI

Patentni dokument 1 otkriva sustav za proizvodnju električne energije u kojem se motor sa slobodnim klipom (hidrodinamički cilindar) i linearni generator kombiniraju jedan s drugim za proizvodnju električne energije.

Slično dizajnu cilindra automobilskog motora, motor sa slobodnim klipom (hidrodinamički cilindar) koji čini sustav za proizvodnju energije je cilindar s nepodijeljenom komorom za izgaranje koji sadrži komoru za izgaranje (hidrodinamičku komoru) koja se nalazi samo na jednom kraju cilindra. Proces usisavanja, proces kompresije i proces ispuha motora sa slobodnim klipom odvija se pomicanjem klipa samo u jednom smjeru zbog pritiska tekućeg medija koji nastaje izgaranjem i eksplozijom goriva u nepodijeljenoj komori za izgaranje, a pomicanje klip u drugom smjeru djelovanjem linearnog generatora kao elektromotora. Uklanjanje električne energije u linearnom generatoru događa se tijekom izgaranja i eksplozije u motoru sa slobodnim klipom.

PROBLEMI KOJI SE IZUMOM RJEŠAVA

Linearni sustav za proizvodnju električne energije prema patentnom dokumentu 1 ima strukturu u kojoj su izgaranje i eksplozija u motoru sa slobodnim klipom (hidrodinamički cilindar) koji sadrži cilindar u nepodijeljenoj komori za izgaranje, te funkcije linearnog generatora i elektromotora kombinirane za ostvarivanje povratnog gibanja klipnog motora sa slobodnim klipom u aksijalnom smjeru, a zavojnica linearnog generatora služi kao sastavni dio elektromotora i generatora. U slučaju linearnog sustava za proizvodnju električne energije i posjedovanja kontrolera za upravljanje linearnim sustavom za proizvodnju električne energije, javlja se problem što struktura postaje komplicirana, a cijena visoka.

Osim toga, budući da se klip pomiče u jednom smjeru zbog izgaranja i eksplozije, a u drugom smjeru ga pomiče elektromotor, javlja se problem da proizvodnja električne energije neće biti dovoljna.

Osim toga, budući da su motor sa slobodnim klipom i linearni generator spojeni u seriju, volumen i duljina se povećavaju i stoga je potreban prevelik radni prostor.

RJEŠAVANJE PROBLEMA

Da bi se riješili gornji problemi, ovaj izum daje linearni generator koji stvara električnu energiju između klipa i cilindra koji čini hidrodinamički cilindar.

Općenito, linearni generator u skladu s ovim izumom ima strukturu hidrodinamičkog cilindra u kojoj je tlak fluida u lijevoj hidrodinamičkoj komori u kontaktu s lijevom krajnjom stijenkom cilindra i tlak fluida u desnoj hidrodinamičkoj komori u kontaktu s desna krajnja stijenka cilindra naizmjenično se nanose na klip na cilindar kako bi se izvršilo recipročno kretanje klipa u aksijalnom smjeru. Linearni generator sadrži remen s permanentnim magnetom i remen s električnim indukcijskim svitkom. Između lijeve pritisne površine u kontaktu s lijevom hidrodinamičkom komorom klipa i desne pritisne površine u kontaktu s desnom hidrodinamičkom komorom nalazi se remen s trajnim magnetom. Remen električne indukcijske zavojnice koji se nalazi iznad lijeve i desne hidrodinamičke komore oblikovan je na cilindričnoj stijenci između lijeve i desne krajnje stijenke cilindra. Klip koji ima remen s trajnim magnetom čini klipno kretanje u aksijalnom smjeru, stvarajući tako električnu energiju u remenu električnog indukcijskog svitka.

Lijeva i desna hidrodinamička komora čine komore za izgaranje, a klip se pomiče u aksijalnom smjeru pod pritiskom fluida koji nastaje izgaranjem i eksplozijom goriva u komori za izgaranje.

Alternativno, visokotlačna tekućina se naizmjenično dovodi izvana u lijevu i desnu hidrodinamičku komoru, a klip se pomiče aksijalno pod pritiskom visokotlačne tekućine.

Klip može biti sastavljen od cilindričnog trajnog magneta, a obje krajnje otvorene površine cjevastog otvora cilindričnog klipa mogu biti zatvorene tlačnim krajnjim pločama tako da tlak tekućine može primiti tlačna krajnja ploča.

Cilindrični klip je sastavljen od jednog cjevastog tijela koje sadrži trajni magnet ili je sastavljen od više prstenova ili kratkih cjevastih tijela, od kojih svako sadrži trajni magnet.

UČINCI IZUMA

Ovaj izum koristi strukturu hidrodinamičkog cilindra kao glavnu strukturu, u kojoj se tlakovi tekućine u lijevoj i desnoj hidrodinamičkoj komori na oba kraja cilindra primjenjuju naizmjenično kako bi se ostvarilo recipročno kretanje klipa, au isto vrijeme, Ovaj izum može ostvariti proizvodnju energije između klipa i cilindra koji čini hidrodinamički cilindar, pojednostavljujući strukturu generatora i smanjujući volumen i težinu, tako da se može pouzdano dobiti učinkovita proizvodnja energije.

Osim toga, klip je cilindričnog oblika, a tlak tekućine prima tlačna završna ploča za pomicanje klipa, pri čemu se težina klipa može smanjiti, te se može ostvariti glatko klipno gibanje i učinkovito stvaranje energije.

Osim toga, trajni magnet klipa može se učinkovito zaštititi od dinamičkog udara i visoka temperatura preko potisne završne ploče.

KRATAK OPIS CRTEŽA

Slika 1 je presjek koji prikazuje primjer u kojem je klip (cijevasto tijelo s permanentnim magnetom) linearnog generatora prema ovom izumu sastavljen od zasebnog cjevastog tijela koje sadrži permanentni magnet;

Slika 2 je presjek koji prikazuje primjer u kojem je klip (cijevasto tijelo trajnog magneta) linearnog generatora sastavljen od niza kratkih cjevastih tijela koja sadrže permanentni magnet;

Slika 3 je presjek koji prikazuje primjer u kojem je klip (cijevasto tijelo trajnog magneta) linearnog generatora sastavljen od skupa prstenova koji sadrže permanentni magnet;

Slika 4 je presjek koji prikazuje primjer u kojem je klip (cijevasto tijelo trajnog magneta) linearnog generatora sastavljen od kratkih stupčastih tijela koja sadrže permanentni magnet;

Slika 5 je prikaz presjeka koji prikazuje primjer u kojem su stacionarno cjevasto tijelo s permanentnim magnetom i stacionarna cilindrična stezaljka predviđeni u linearnom generatoru iz gornjih primjera;

SLIKA 6A je pogled u presjeku koji prikazuje prvi rad linearnog generatora, koji omogućuje klipu da se počne kretati zbog izgaranja i eksplozije goriva;

SLIKA 6B je pogled u presjeku koji prikazuje drugu operaciju linearnog generatora, koja omogućuje da se klip počne pomicati zbog izgaranja i eksplozije goriva;

SLIKA 6C je pogled u presjeku koji prikazuje treću operaciju linearnog generatora, koja omogućuje da se klip počne kretati zbog izgaranja i eksplozije goriva;

SLIKA 6D je pogled u presjeku koji prikazuje četvrtu operaciju linearnog generatora, koja omogućuje da se klip počne kretati uslijed izgaranja i eksplozije goriva;

SLIKA 7A je pogled u presjeku koji prikazuje prvi rad linearnog generatora, koji omogućuje klipu da se počne kretati zahvaljujući visokotlačnoj tekućini koja se dovodi izvana; I

SLIKA 7B je pogled u presjeku koji prikazuje drugu operaciju linearnog generatora, koja omogućuje da se klip počne kretati zahvaljujući visokotlačnoj tekućini koja se dovodi izvana.

POŽELJNE OPCIJE ZA IMPLEMENTACIJU IZUMA

Poželjne izvedbe ovog izuma su detaljno razmotrene u nastavku u vezi sa SLIKAMA 1-7.

Linearni generator prema ovom izumu ima strukturu hidrodinamičkog cilindra. U ovom dizajnu, tlak tekućine u lijevoj hidrodinamičkoj komori 4 u kontaktu s lijevom krajnjom stijenkom 2 cilindra 1 i tlak tekućine u desnoj hidrodinamičkoj komori 5 u kontaktu s desnom krajnjom stijenkom 3 cilindra 1 naizmjenično se primjenjuju na klip (slobodni klip) 6 u cilindru 1 za izvođenje recipročnog gibanja klipa 6 u aksijalnom smjeru.

Cilindar 1 sastoji se od cjelovitog cilindričnog i na oba kraja zatvorenog cjevastog tijela, pri čemu su lijevi i desni krajevi cjevastog tijela zatvoreni krajnjim stijenkama 2, odnosno 3. U cilindru 1 nalazi se klip (slobodni klip) 6, koji se kreće u aksijalnom smjeru. Lijeva hidrodinamička komora 4 određena je lijevom krajnjom cilindričnom stijenkom cilindra 1, klipom 6 i lijevom krajnjom stijenkom 2. Desna hidrodinamička komora 5 definirana je desnom krajnjom cilindričnom stijenkom cilindra 1, klipom 6 i desni krajnji zid 3.

Linearni generator u skladu s ovim izumom koristi strukturu hidrodinamičkog cilindra i, u isto vrijeme, trajni magnetski remen 9 postavljen je između lijeve tlačne površine 7 klipa 6 u kontaktu s lijevom hidrodinamičkom komorom 4, i desne tlačna površina 8 u kontaktu s desnom hidrodinamičkom komorom 5, a remen električnog indukcijskog svitka 11 koji se nalazi iznad lijeve i desne hidrodinamičke komore 4 i 5 oblikovan je na cilindričnoj stijenci između lijeve i desne krajnje stijenke 2 i 3 cilindra 1 Klip 6 koji ima trajni magnetski remen 9 kreće se unazad u aksijalnom smjeru, zbog čega se inducira stvaranje električne energije u remenu 11 električnog indukcijskog svitka.

Lijeva i desna hidrodinamička komora 4 i 5 čine komoru za izgaranje, a klip 6 se pomiče aksijalno pomoću tlaka fluida koji nastaje izgaranjem i eksplozijom goriva u komori za izgaranje.

Alternativno, visokotlačni fluidi 20 i 20" naizmjenično se dovode u lijevu i desnu hidrodinamičku komoru 4 i 5 izvana, a klip 6 se pomiče aksijalno pritiskom visokotlačnih fluida 20 i 20".

Kao što je prikazano na SLIKAMA 1, 2 i 3, klip 6 sastoji se od cjevastog tijela s permanentnim magnetom 6". Obje krajnje otvorene površine cjevastog otvora 13 cjevastog tijela s permanentnim magnetom 6" zatvorene su tlačnim krajnjim pločama 14 , a pritisak fluida primaju tlačne krajnje ploče 14 .

Kao poseban primjer, u strukturi klipa na SL. 1, cilindrični klip 6 sastoji se od cjevastog tijela s permanentnim magnetom 6" koje sadrži zasebno cjevasto tijelo s permanentnim magnetom 6a, cjevasto tijelo s permanentnim magnetom 6" izvana je umetnuto u cilindrično stezaljka 10, a obje krajnje otvorene površine zatvorene su tlačnim krajnjim pločama 14.

U strukturi klipa na SL. 2, cilindrični klip 6 sastoji se od cjevastog tijela trajnog magneta 6" koje ima strukturu u kojoj je mnoštvo kratkih cjevastih tijela 6c, od kojih svako sadrži permanentni magnet, integralno i koaksijalno naslagano. Trajni magnetno cjevasto tijelo 6" montirano je izvana na cilindričnu stezaljku 10, a obje krajnje rupe zatvorene su tlačnim krajnjim pločama 14.

U strukturi klipa na SL. 3, cilindrični klip 6 sastoji se od cjevastog tijela trajnog magneta 6" koje ima strukturu u kojoj je mnoštvo prstenova 6b, od kojih svaki sadrži permanentni magnet, integralno i koaksijalno naslagano. tijelo trajnog magneta 6" montirano je izvana na cilindričnu stezaljku 10, a obje krajnje otvorene površine zatvorene su tlačnim krajnjim pločama 14.

U strukturi klipa na SL. 4, klip 6 sastoji se od stupastog tijela 6" s permanentnim magnetom koje ima strukturu u kojoj je mnoštvo kratkih stupčastih tijela 6d, od kojih je svako krute strukture i sadrži permanentni magnet, integralno i koaksijalno naslagane, a pritisne krajnje ploče 14 predviđene su na obje krajnje površine, redom.

Kada su prstenovi 6b ili kratka cjevasta tijela 6c naslagani u klipu 6, duljina klipa 6 (trajni magnetski remen 9) može se povećati ili smanjiti povećanjem ili smanjenjem broja naslaganih prstenova 6b ili kratkih cjevastih tijela 6c.

Poželjno je da se tlačna završna ploča 14 razmatrana u vezi sa SLIKAMA 1 do 4 sastoji od vatrostalne ploče kao što je keramička ploča, vlaknasta ploča, kamena ploča, betonska ploča, karbonska ploča i metalna ploča.

Tijelo cjevastog permanentnog magneta 6" i tijelo permanentnog magneta u stupu 6" imaju na vanjskim periferijama svojih krajeva brtvene prstenove 15 za upotrebu u brtvljenju unutarnje periferije cilindra 1. Alternativno, brtveni prstenovi 15 nalaze se na vanjskim periferijama potisnih krajnjih ploča 14, koje pokrivaju obje krajnje otvorene površine cilindričnog klipa 6, koji se sastoji od cjevastog tijela 6" trajnog magneta.

Tijelo cjevastog permanentnog magneta 6" i tijelo permanentnog magneta u stupu 6" imaju polaritete u skladu s poznatim principom magnetske indukcije i raspoređeni su tako da se magnetske linije permanentnog magneta učinkovito primjenjuju na električni indukcijski svitak u remen s električnim indukcijskim svitkom 11.

Na primjer, unutarnji periferni dio cjevastog tijela trajnog magneta od 6" ima sjeverni pol (ili južni pol), a vanjski periferni dio ima južni pol (ili sjeverni pol).

Isto tako, kao što je prikazano na SLIKAMA 2 i 3, također kada su kratka cjevasta tijela 6c ili prstenovi 6b složeni tako da čine cjevasto tijelo 6 s permanentnim magnetom, unutarnji periferni dijelovi kratkih cjevastih tijela 6c i prstenova 6b mogu imati sjever pol (ili južni pol), a vanjski periferni dijelovi mogu imati južni pol (ili sjeverni pol).

Kao poseban primjer, na SLICI 3, prsten 6b u kojem vanjski periferni dio ima sjeverni pol, a unutarnji periferni dio ima južni pol, i prsten 6b u kojem vanjski periferni dio ima južni pol, a unutarnji periferni dio ima sjeverni pol naizmjenično naslagani u aksijalnom smjeru tako da čine cjevasto tijelo trajnog magneta 6" . Također, kada je više kratkih cjevastih tijela 6c na SL. 2 naslagano da tvori cjevasto tijelo 6" trajnog magneta, kratka cjevasta tijela 6c mogu se naslagati tako da su sjeverni i južni pol postavljeni naizmjenično.

Na slici 4, kratka stupna tijela 6d u kojima središnja jezgra ima južni pol, a vanjski periferni dio ima sjeverni pol, i kratka stupna tijela 6d u kojima središnja jezgra ima sjeverni pol, a vanjski periferni dio ima južni pol naslagani su u aksijalnom smjeru. .

Električna indukcijska zavojnica koja čini remen 11 električne indukcijske zavojnice može biti sastavljena od većeg broja pojedinačnih grupa električnih indukcijskih zavojnica prema rasporedu polova u gore spomenutim primjerima.

Podrazumijeva se da se sva kratka cjevasta tijela 6c, prstenovi 6b ili kratka stupčasta tijela 6d koja čine cjevasto tijelo 6" s permanentnim magnetom i stupčasto tijelo s permanentnim magnetom 6" mogu složiti tako da vanjski periferni dio i unutarnji periferni dio imaju iste polove.

U izvedbi sa SLIKE 5, klip 6 je sastavljen od cjevastog tijela s permanentnim magnetom 6" (ili stupastog tijela s permanentnim magnetom 6") i, u isto vrijeme, cilindar 1 ima stacionarno cjevasto tijelo s permanentnim magnetom 1" u obliku prstena koji okružuje vanjsku periferiju remena električne indukcijske zavojnice 11 tako da električna indukcijska zavojnica može proizvoditi električnu energiju učinkovitije.

U utjelovljenju sa SLIKE 5, stacionarna cilindrična stezaljka 16 također je predviđena, u obliku prstena i okružuje vanjsku periferiju stacionarnog cjevastog tijela 1" trajnog magneta.

Stacionarno cjevasto tijelo permanentnog magneta 1", nepokretna cilindrična stezaljka 16 koja okružuje nepokretno cjevasto tijelo permanentnog magneta 1", cjevasto tijelo permanentnog magneta 6" ili stupčasto tijelo permanentnog magneta 6" koje čini klip 6, i cilindrična stezaljka 10 na koje cjevasto tijelo od 6" trajnog magneta, sve zajedno povećava učinkovitost proizvodnje električne energije.

Slika 5 pokazuje kao primjer da veliki broj Trajni magnetski prstenovi la složeni su tako da čine stacionarno cjevasto tijelo permanentnog magneta 1"; električna indukcijska zavojnica u pojasu elektroindukcijske zavojnice 11 je u obliku prstena okružena stacionarnim cjevastim tijelom permanentnog magneta 1"; i cjevastim tijelom permanentnog magneta 6 " koji čini klip 6 dalje je prstenasto okružen kroz remen 11 električnog indukcijskog svitka.

Drugim riječima, cjevasta tijela trajnog magneta 6" i 1" montirana su na unutarnju periferiju i vanjsku periferiju električne indukcijske zavojnice u pojasu električne indukcijske zavojnice 11, a električna indukcijska zavojnica je u sendviču između cjevastih tijela trajnog magneta 6 " i 1".

Trajni magnetski prstenovi la koji čine stacionarno cjevasto trajno magnetsko tijelo 1" i permanentni magnetski prstenovi 6b koji čine klip 6 međusobno su naslagani tako da susjedni prstenovi la i 6b imaju suprotne polaritete jedan u odnosu na drugi, kao što je prikazano na SLIKAMA 3 i 5. Na primjer.

Također, kada je cjevasto tijelo s permanentnim magnetom 6" (klip 6) sastavljeno od kratkih cjevastih tijela 6c prikazanih na SLICI 2, više kratkih cjevastih tijela s permanentnim magnetom može se naslagati kako bi se dobilo stacionarno cjevasto tijelo s permanentnim magnetom 1" trajno magnetno cjevasto tijelo 6" koje čini klip 6 može biti prstenasto okruženo stacionarnim cjevastim tijelom 1" s permanentnim magnetom, a kratka cjevasta tijela cjevastih tijela 1" i 6" mogu se montirati tako da susjedna kratka cjevasta tijela imaju suprotne polaritete u odnosu na jedno drugom.

U primjerima na SLIKA 1 do 4, može se osigurati cjevasto tijelo trajnog magneta 1" koje okružuje remen elektroindukcijske zavojnice 11. Kada je osigurano cjevasto tijelo trajnog magneta 1", debljina cjevastog tijela trajnog magneta 6" koja čini klip 6 može se smanjiti., i promjer stupastog tijela 6" trajnog magneta klipa 6 također se može smanjiti, pri čemu se težina klipa 6 može dodatno smanjiti.

Kao što je gore opisano, kada lijeva i desna hidrodinamička komora 4 i 5 čine komoru za izgaranje, na primjer, svjećice 19 nalaze se na lijevoj i desnoj krajnjoj stijenci 2 i 3, ventili za ubrizgavanje goriva 17 nalaze se na lijevom i desnom kraju stijenke 2 i 3, ili na lijevoj i desnoj krajnjoj cilindričnoj stijenci cilindra 1, a ispušni ventil 18 je predviđen na lijevoj i desnoj krajnjoj stijenci 2 i 3, lijevoj i desnoj krajnjoj cilindričnoj stijenci, ili srednjem dijelu cilindrična stijenka cilindra 1.

U nastavku, u vezi sa SLIKAMA 6A do 6D, raspravljat će se o operaciji gdje lijeva i desna fluidno dinamička komora 4 i 5 čine lijevu i desnu komoru za izgaranje.

Kao što je prikazano na SLIKAMA 6A i 6B, komprimirano gorivo u lijevoj komori za izgaranje 4 koje dovodi lijeva svjećica 19 kroz ventil za ubrizgavanje goriva 17 gori i eksplodira, čime se primjenjuje pritisak tekućine na lijevu tlačnu površinu 7 tlačnog kraja ploča 14, a klip 6 (cijevasto tijelo 6" permanentni magnet ili stubasto tijelo 6" permanentni magnet) pomiče se udesno duž središnje linije.

Kao što je prikazano na SLIKAMA 6C i 6D, klip 6 se pomiče udesno kao što je gore opisano, pri čemu se gorivo (pomiješano s plinom) ubrizgano u desnu komoru za izgaranje 5 kroz desni ventil za ubrizgavanje goriva 17 komprimira, a zatim zapali desna svjećica 19 i , tako gori i eksplodira u desnoj komori za izgaranje 5. Kao rezultat, pritisak tekućine se primjenjuje na desnu pritisnu površinu 8 pritisne krajnje ploče 14, a klip 6 (cijevasto tijelo trajnog magneta 6" ili stupasto tijelo trajnog magneta 6") pomiče se ulijevo duž središnje linije.

Tekućina (zapaljivi plin) 20 nastala izgaranjem i eksplozijom goriva u lijevoj i desnoj hidrodinamičkoj komori 4 i 5 ispušta se kroz ispušni ventil 18, praćeno klipnim kretanjem klipa 6.

Gornja operacija se ponavlja, pri čemu se cjevasto tijelo permanentnog magneta 6" ili tijelo permanentnog magneta u stupu 6" (trajni magnetski remen 9) koji čini klip 6 opetovano kreće, a električna energija se stvara u remenu električnog indukcijskog svitka 11.

Zatim, u vezi sa SLIKAMA 7A i 7B, razmatra se izvedba u kojoj se visokotlačna tekućina dovodi u lijevu i desnu hidrodinamičku komoru 4 i 5 izvana kako bi se klip 6 kretao unazad. Kao visokotlačna tekućina, 20" razne plinovi se mogu koristiti osim zraka i pare.

Na primjer, ventili za dovod goriva 21 i ispušni ventili 22 nalaze se na lijevoj i desnoj krajnjoj stjenci 2 i 3. Kao što je prikazano na SL. 7A, visokotlačna tekućina 20" se dovodi u lijevu hidrodinamičku komoru 4 kroz lijevi ventil za dovod tekućine. 21, čime se pritisak tekućine pod visokim pritiskom 20" primjenjuje na lijevu tlačnu površinu 7 pritisne krajnje ploče 14, a klip 6 (cijevasto tijelo s permanentnim magnetom 6" ili stupčasto tijelo 6") se pomiče udesno duž središta crta.

Zatim, kao što je prikazano na SL. 7B, kada klip 6 dosegne krajnji dio desnog gibanja, visokotlačna tekućina 20" se dovodi u desnu komoru za izgaranje 5 kroz desni ventil za dovod tekućine 21, pri čemu tlak visokog tlačna tekućina 20" primjenjuje se na desnu pritisnu površinu 8 pritisne krajnje ploče 14, a klip 6 (cijevasto tijelo trajnog magneta 6" ili stupasto tijelo trajnog magneta 6") pomiče se ulijevo duž središnje linije.

Gornja operacija se ponavlja, pri čemu se cjevasto tijelo permanentnog magneta 6" ili tijelo permanentnog magneta u stupu 6" (trajni magnetski remen 9) koji čini klip 6 više puta recipročno pokreće kako bi generirao snagu u remenu električnog indukcijskog svitka 11.

POPIS REFERENTNIH POZICIJA

1 - Cilindar

1" - Fiksno cjevasto tijelo trajnog magneta

la - Trajni magnetski prsten

2 - Lijevi krajnji zid

3 - Desni krajnji zid

4 - Lijeva hidrodinamička komora

5 - Desna hidrodinamička komora

6 - Klip

6" - Tijelo cjevastog trajnog magneta

6" - Stubasto tijelo od trajnog magneta

6a - Pojedinačno cjevasto tijelo

6b - Prsten

6c - Kratko cjevasto tijelo

6d - Kratko stubasto tijelo

7 - Lijeva tlačna površina

8 - Desna tlačna površina

9 - Pojas s trajnim magnetom

10 - Cilindrična stezaljka

11 - Električni remen indukcijske zavojnice

13 - Cjevasta rupa

14 - Potisnite završnu ploču

15 - O-prsten

16 - Fiksna cilindrična stezaljka

17 - Ventil za ubrizgavanje goriva

18 - Ispušni ventil

19 - Svjećica

20 - Tekućina (zapaljivi plin)

20" - Visokotlačna tekućina

21 - Ventil za dovod tekućine

22 - Ispušni ventil

ZAHTJEV

1. Linearni generator koji ima strukturu hidrodinamičkog cilindra, u kojem je tlak fluida u lijevoj hidrodinamičkoj komori u kontaktu s lijevom krajnjom stijenkom cilindra i tlak fluida u desnoj hidrodinamičkoj komori u kontaktu s desnom krajnjom stijenkom cilindra. naizmjenično se primjenjuju na klip u cilindru kako bi se ostvarilo recipročno kretanje klipa u aksijalnom smjeru, linearni generator koji se sastoji od:

permanentni magnet postavljen između lijeve pritisne površine u kontaktu s lijevom hidrodinamičkom komorom klipa i desne pritisne površine u kontaktu s desnom hidrodinamičkom komorom; I

električna indukcijska zavojnica postavljena iznad lijeve i desne hidrodinamičke komore i oblikovana na cilindričnoj stijenci između lijeve i desne krajnje stijenke cilindra,

pri čemu se klip koji ima trajni magnet kreće recipročno u aksijalnom smjeru kako bi proizveo električnu energiju u električnom indukcijskom svitku,

pri čemu linearni generator dodatno sadrži stacionarno cjevasto tijelo trajnog magneta, u obliku prstena koji okružuje vanjsku periferiju električnog indukcijskog svitka, i nepokretnu cilindričnu stezaljku, u obliku prstena koja okružuje vanjsku periferiju stacionarnog cjevastog tijela trajnog magneta .

2. Linearni generator prema zahtjevu 1, naznačen time, da lijeva i desna hidrodinamička komora čine komore za izgaranje, a klip se aksijalno pomiče pritiskom fluida koji nastaje izgaranjem i eksplozijom goriva u komori za izgaranje.

3. Linearni generator prema zahtjevu 1, naznačen time, da se visokotlačni fluid naizmjenično dovodi izvana u lijevu i desnu hidrodinamičku komoru, a klip se pomiče aksijalno pod pritiskom visokotlačnog fluida.

4. Linearni generator prema zahtjevu 1, 2 ili 3, naznačen time što je klip cilindričnog oblika i obje krajnje otvorene površine cjevastog provrta cilindričnog klipa su zatvorene tlačnim krajnjim pločama koje primaju pritisak fluida.

5. Linearni generator prema zahtjevu 4, naznačen time, da je cilindrični klip oblikovan slaganjem većeg broja prstenova ili kratkih cjevastih tijela, od kojih je svako izrađeno od trajnog magneta.

Korisni model se odnosi na elektrotehniku ​​i može se koristiti za pretvaranje energije povratnog kretanja dijelova i mehanizama u energiju električne struje. Linearni električni generator sadrži cilindrično tijelo, okvir s prstenastim induktivnim zavojnicama smještenim unutar njega, generirajući magnetsku jezgru s diskastim trajnim magnetima smještenim unutar tankostijenog dijamagnetskog cilindra s aksijalnim magnetiziranjem i suprotnim rasporedom istoimenih magnetskih polova i razmakom između njih . Generatorska magnetska jezgra smještena je unutar okvira s prstenastim induktivnim zavojnicama, s mogućnošću povratnog gibanja duž osi generatora.

Korisni model odnosi se na elektrotehniku ​​i može se koristiti kao pretvarač povratnog gibanja dijelova stroja u električnu energiju.

Poznat je uređaj koji sadrži kućište izrađeno od mekog magnetskog željeza, okvir izrađen od nemagnetskog materijala s prstenastim induktivnim zavojnicama smještenim na njemu u nizu, generirajući magnetsku jezgru s prstenastim trajnim magnetima (vidi RF patent za korisni model 83373, objavljeno 27. svibnja 2009. Bul. 15), prototip .

Nedostatak prototipa je niska učinkovitost povezana s gubitkom energije magnetskog toka prstenastih trajnih magneta, koji se zatvara kroz rupu prstenastih magneta.

Tehnički rezultat sastoji se u povećanju učinkovitosti pretvorbe korištenjem diskastih permanentnih magneta, što će, ako su magnetski fluksevi permanentnih magneta u predloženom korisnom modelu i prototipu jednaki, dovesti do smanjenja veličine i težine generatora. .

Tehnički rezultat postiže se činjenicom da linearni električni generator sadrži cilindrično kućište od mekog magnetskog željeza, okvir od nemagnetskog materijala smješten unutar njega, s prstenastim induktivnim zavojnicama raspoređenim u nizu na njemu, odvojenim obrazima, stvaranje magnetske jezgre s najmanje dva trajna magneta s aksijalnom magnetizacijom. Posebnost je u tome što su permanentni magneti, koji imaju oblik diska, smješteni unutar dijamagnetskog cilindra tanke stijenke s razmakom jedan u odnosu na drugi, a istoimeni magnetski tokovi smješteni su u suprotnim smjerovima, pričvršćeni koncentratorima magnetskog polja diska s aksijalni vrhovi, pritisnuti ili zalijepljeni duž oboda stijenki cilindra tankih stijenki i imaju mogućnost slobodnog pomicanja naprijed-natrag unutar okvira s prstenastim induktivnim zavojnicama. Relativne veličine navedenih komponenti su u sljedećim granicama: visina permanentnih magneta diska je (0,3÷0,4) njihovog promjera; razmak između permanentnih magneta diska određen je debljinom nemagnetskih odstojnika, a iznosi (0,5÷1) od visine permanentnih magneta diska; unutarnji promjer cilindričnog tijela veći promjer disk trajni magneti ne više od njihove visine; duljina svake prstenaste induktivne zavojnice jednaka je zbroju visine diska permanentnih magneta i veličine razmaka između njih; duljina hoda generirajuće magnetske jezgre nije veća od razmaka između permanentnih magneta diska; razmak između cilindra tankih stijenki s diskastim trajnim magnetima i unutarnje površine okvira s prstenastim induktivnim zavojnicama treba biti minimalan i osigurati slobodno klipno kretanje generirajuće magnetske jezgre.

Bit je objašnjena korisnim modelom grafički materijali koji prikazuje: slika 1 - dizajn linearnog električnog generatora s presjekom s kraja; Slika 2 shematski prikazuje vizualizirane magnetske linije sile koje su zatvorene kroz magnetske krugove i prstenaste induktivne zavojnice.

Linearni električni generator sadrži cilindrično kućište 1 izrađeno od mekog magnetskog željeza, okvir 2 izrađen od nemagnetskog materijala smješten unutar njega s prstenastim induktivnim zavojnicama 3 raspoređenim u nizu, odvojenim obrazima 4, generirajući magnetsku jezgru s najmanje dvije permanentni magneti 5 s aksijalnim magnetiziranjem. Trajni magneti 5, koji imaju oblik diska, smješteni su unutar dijamagnetskog cilindra tankih stijenki 6 s razmakom jedan u odnosu na drugi i nasuprotnim rasporedom istoimenih magnetskih polova, pričvršćenih koncentratorima diska magnetskog polja 7 s aksijalnim vrhovima 8, utisnuti ili zalijepljeni po obodu stijenki cilindra tankih stijenki 6 i imaju mogućnost slobodnog klipnog gibanja unutar okvira 2 s prstenastim induktivnim zavojnicama 3. Relativne veličine navedenih komponenti su u sljedećim granicama: visina h disk permanentnih magneta 5 je (0,3÷0,4) njihovih promjera D m, h= (0,3÷0,4) D m; razmak između disk permanentnih magneta 5 određen je debljinom nemagnetskih odstojnika 9, i iznosi (0,5÷1) od visine h disk permanentnih magneta 5, =(0,5÷1)h; unutarnji promjer Dk cilindričnog tijela 1 veći je od promjera Dm diskastih permanentnih magneta 5 za najviše polovicu njihove visine h, (Dm+h)Dk; duljina l k svake od prstenastih induktivnih zavojnica 3 jednaka je zbroju visine h diskastih permanentnih magneta 5 i veličine razmaka između njih l k =h+; duljina l x hoda generirajuće magnetske jezgre nije veća od razmaka između trajnih magneta diska 5, l x ; razmak između cilindra tankih stijenki 6 s diskastim trajnim magnetima 5 i unutarnje površine okvira 2 s prstenastim induktivnim zavojnicama 3 trebao bi biti minimalan i osigurati slobodno klipno kretanje generirajuće magnetske jezgre.

Krajnji zidovi 10 cilindričnog tijela 1 izrađeni su od dijamagnetskog materijala, a na njima unutarnje strane nalaze se prigušnice 11. Broj disk permanentnih magneta 5 određuje snagu generatora. Slika 2 shematski prikazuje vizualizirane magnetske energetske vodove 12 diskastih trajnih magneta 5, zatvorene duž magnetskog kruga i križajući zavoje prstenastih induktivnih zavojnica 3. Kada se generirajuća magnetska jezgra pomiče naprijed-natrag u prstenastim induktivnim zavojnicama 3, EMF je induciran.

Prstenasti induktivni svici 3 mogu biti električno povezani paralelno-leđa-u-leđa ili serijski-leđa-u-leđa. U nedostatku rupa u trajnim magnetima diska 5, energija magnetskog polja se u potpunosti koristi u pretvorbi, što dovodi do povećanja učinkovitosti pretvorbe.

1. Linearni električni generator koji sadrži cilindrično kućište izrađeno od mekog magnetskog željeza, okvir izrađen od nemagnetskog materijala smješten unutar njega s prstenastim induktivnim zavojnicama raspoređenim u nizu na njemu, odvojenim obrazima, stvarajući magnetsku jezgru s najmanje dva trajni magneti s aksijalnim magnetiziranjem, naznačeni time što su permanentni magneti u obliku diska smješteni unutar cilindra tankih stijenki izrađenog od dijamagnetskog materijala s razmakom jedan u odnosu na drugi i suprotnim rasporedom istoimenih magnetskih polova, pričvršćenih magnetskim diskom koncentratori polja s aksijalnim vrhovima, pritisnuti ili zalijepljeni duž oboda stijenki cilindra tankih stijenki i imaju mogućnost slobodnog povratnog translatornog gibanja unutar okvira s prstenastim induktivnim zavojnicama.

2. Generator prema zahtjevu 1, naznačen time što su relativne veličine spomenutih komponenti unutar sljedećih granica: visina disk permanentnih magneta je (0,3÷0,4) njihovog promjera; razmak između trajnih magneta diska određen je debljinom nemagnetskih odstojnika i iznosi (0,5÷1) od visine permanentnih magneta diska; unutarnji promjer cilindričnog tijela nije veći od promjera trajnih magneta diska za najviše njihovu visinu; duljina svake od prstenastih induktivnih zavojnica jednaka je zbroju visine permanentnih magneta diska i razmaka između njih; duljina hoda generirajuće magnetske jezgre nije veća od razmaka između permanentnih magneta diska; razmak između cilindra tankih stijenki s diskastim trajnim magnetima i unutarnje površine okvira s prstenastim induktivnim zavojnicama treba biti minimalan i osigurati slobodno klipno kretanje generirajuće magnetske jezgre.

Slični patenti:

Korisni model električnog generatora izmjenične struje odnosi se na elektrotehniku, odnosno na sustave motor-generator, i može se koristiti u projektiranju i proizvodnji izvora izmjenične električne struje, uključujući i transport.