Стационарная катушка подмагничивания якоря линейной электрической машины
Владельцы патента RU 2394341:
Рыбаков Анатолий Александрович (RU)
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в зависимости от режима работы для преобразования электрической энергии в энергию давления жидкости либо энергии давления жидкости в электрическую энергию. Технический результат состоит в повышении удельной мощности, снижении удельной массы. Насос-генератор представляет собой линейную электрическую обратимую машину с возвратно-прямолинейным движением якоря. Катушка подмагничивания якоря насос-генератора неподвижна относительно статорных магнитов и представляет собой соленоид, во внутреннем канале которого возвратно-прямолинейно движется якорь. При этом магнитные полюса якоря взаимодействуют с магнитными полюсами статорных магнитов. 1 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к области энергомашиностроения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Ближайший прототип заявленного изобретения - бесщеточный автомобильный электрогенератор с вращающимся ротором (журнал «За рулем», 1999, 10, с.72, 73). Катушка подмагничивания якоря подобной машины в форме соленоида неподвижна. Во внутреннем канале соленоида вращается ротор. Магнитный поток в теле якоря, возникающий в результате протекающего по виткам катушки подмагничивания тока, с одного торца якоря замыкается через статорные магнитопроводы с полюсами якоря на его противоположном торце. Таким образом, якорь представляет собой электромагнит. Отсутствие контактных щеток на порядок и более увеличивает ресурс генератора и исключает условия для возникновения радиопомех.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Сущность изобретения поясняется описанием принципа действия электрогидравлического насос-генератора. Насос-генератор - машина обратимая и преобразует электроэнергию в энергию потока рабочей жидкости или энергию потока жидкости в электроэнергию.
Состав насос-генератора (см. чертеж).
1, 2 - катушки подмагничивания статорных магнитов, 3, 4 - статорные магниты, 5 - стационарная катушка подмагничивания якоря, 6 - якорь, 7, 8, 11, 12 - каналы, 9, 10 - распределительные клапаны, 13, 14 - гидродемпферы.
Принцип действия насос-генератора
При работе насос-генератора в режиме насоса на катушки подмагничивания статорных магнитов 1, 2 подается импульс постоянного напряжения, в результате чего на концах статорных магнитах 3, 4 возникают разноименные магнитные полюса, например, в том порядке, как показано на чертеже. По катушке подмагничивания якоря 5 электронная система управления (не показана, далее - система управления) пропускает ток такого направления, при котором на левом торце якоря 6 возникает северный магнитный полюс, а на правом - южный. В результате взаимодействия магнитных полюсов якоря 6 и статорных магнитов левый, северный, торец якоря 6 выталкивается из северного кольцевого зазора статорного магнита 3 и втягивается в южный кольцевой зазор статорного магнита 4. Аналогичные взаимодействия протекают между правым, южным, полюсом якоря 6 и правыми полюсами статорных магнитов 3, 4. Жидкость из полости правого торца якоря по каналу 7 поступает потребителю, а по каналу 8 возвращается от потребителя в полость левого торца якоря 6. После достижения якорем 6 правого крайнего положения система управления меняет направление тока в катушке подмагничивания якоря 5 и переводит клапаны 9, 10 в противоположные положения. Якорь 6 начинает движения справа налево. Жидкость из полости левого торца якоря 6 по трубопроводам 11, 7 продолжает поступать потребителю, а по трубопроводам 8, 12 возвращается в правую полость якоря 6. При достижении якорем 6 левого крайнего положения система управления вновь меняет направление тока в катушке подмагничивания якоря 5 и переводит клапаны 9, 10 в исходные положения. Колебательные движения якоря 6 продолжаются непрерывно до тех пор, пока требуется обеспечивать движение жидкости в одном направлении. Изменение направления движения жидкости достигается, либо изменением порядка срабатывания клапанов 9, 10, либо изменением направления тока в катушке подмагничивания якоря 5, либо в катушках статорных магнитов 1, 2. Гидродемпферы 13, 14 служат для сглаживания пульсаций давления жидкости в магистрали потребителя.
При работе насос-генератора в режиме генератора по катушке якоря 5 протекает постоянный ток подмагничивания якоря. По каналу 8 в левую полость торца якоря 6 от источника давления жидкости подается жидкость и якорь 6 начинает движение слева направо. Магнитные поля полюсов якоря 6 движутся в кольцевых зазорах статорных магнитов 3, 4 и индуцируют в статорных магнитах 3, 4 переменные магнитные потоки, в результате чего в катушках подмагничивания статорных магнитов 1, 2 генерируется электрический импульс. По достижению якорем 6 правого крайнего положения система управления переводит клапаны 9, 10 в противоположные положения. Теперь жидкость поступает в правую торцевую полость якоря 6 по каналам 8, 12. Якорь 5 движется справа налево и в статорных катушках 1, 2 генерируется электрический импульс противоположного знака. Очевидно, что статорные магниты и якорь можно изготовить из постоянных магнитов. Принцип работы насос-генератора останется прежним.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Стационарная катушка подмагничивания якоря линейной электрической машины, входящая в состав содержащего статорные магниты и якорь насос-генератора, отличается тем, что катушка подмагничивания якоря неподвижна относительно статорных магнитов, а якорь совершает колебательные движения в охватываемом витками катушки подмагничивания якоря пространстве.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
При работе в едином агрегате с гидравлической машиной любого типа (гидравлический мотор, насос, мотор-насос) насос-генератор со стационарной катушкой подмагничивания якоря может выполнять функции электрогенератора и электропривода широкого назначения с гибким управлением моментом силы на валу в широком диапазоне скоростей вращения вала. Таким образом, достигается цель изобретения - увеличение удельной мощности насос-генератора (отношение мощности преобразуемой энергии к массе машины). Отсутствие катушки подмагничивания на якоре снижает его удельную массу, что позволяет реализовывать более высокие частоты рабочих циклов якоря и, следовательно, получить более высокую удельную мощность (отношение мощности к массе) агрегата в целом.
ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ
1, 2 - катушки подмагничивания статорных магнитов, 3, 4 - статорные магниты, 5 - стационарная катушка подмагничивания якоря, 6 - якорь, 7, 8, 11, 12 - каналы, 9, 10 - распределительные клапаны, 13, 14 - гидродемпферы.
Стационарная катушка подмагничивания якоря линейной электрической машины, входящая в состав содержащего статорные магниты и якорь насос-генератора, отличающаяся тем, что катушка подмагничивания якоря неподвижна относительно статорных магнитов, а якорь совершает колебательные движения в охватываемом витками катушки подмагничивания якоря пространстве.
