Вращательное устройство

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к вращательным устройствам с постоянными магнитами. Техническим результатом является повышение эффективности работы механизма и надежности его запуска. Сущность изобретения заключается в том, что вращательное устройство содержит распредвал с постоянным магнитом, коленчатый вал, шатун, поршень с постоянным магнитом, маховик, цепную передачу и подшипники. Согласно изобретению оно снабжено аккумулятором и питающимся от него двигателем постоянного тока, установленным на коленчатом валу с возможностью автоматического приспосабливания к изменяющейся нагрузке. 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению и к электротехнике и может быть использовано в других отраслях в качестве привода.

Известен магнитовращатель поршневого типа на постоянных магнитах, содержащий блок цилиндров, поршни с постоянными магнитами, одноименными полюсами направленными наружу, коленчатый вал с маховиком, шатуны, подшипники, распределительный вал с постоянными магнитами дискообразной формы, цепную передачу [1].

Недостатками известного магнитовращателя являются большая непроизводительная затрата энергии на запуск и преодоление "мертвой зоны" /в верхней и нижней точках цилиндра/, в которых происходит смена полюсов магнитов распределительного вала, когда вращение происходит только за счет кинетической энергии маховика, запасенной им во время рабочего хода поршей. Для запуска двигателя и обеспечения его разгона необходимо увеличивать габариты маховика и коэрцитивную силу магнитов, что в конце концов приведет к неоправданному увеличению габаритов двигателя и потребует проведения дополнительных мероприятий по экранированию магнитных полей постоянных магнитов, снижает кпд и мощность двигателя.

Целью изобретения является увеличение кпд и мощности вращателя, а также обеспечение более надежного запуска его в работу.

Поставленная цель достигается тем, что вращательное устройство снабжено саморегулирующимся двигателем постоянного тока и аккумулятором.

Изобретение поясняется чертежом, где изображен продольный разрез блок-схемы вращательного устройства.

Вращательное устройство содержит распредвал с постоянным магнитом 1, коленчатый вал 2, поршень 3 с постоянным магнитом, шатун 4, маховик 5, саморегулирующийся двигатель постоянного тока 6, подшипники 7, аккумулятор 8 и цепную передачу 9. Полюсы магнитов отмечены чернением.

Вращательное устройство работает следующим образом.

Известно, что постоянные магниты одноименными полюсами отталкиваются, разноименными - притягиваются. Расположенный на распределительном валу магнит поворачивается вместе с распредвалом, и в момент подхода его одноименным полюсом к магниту, расположенному в поршне, произойдет взаимодействие полей этих магнитов, они будут отталкиваться, в результате чего поршень вместе с магнитом будет двигаться вниз вдоль цилиндра, преодолевая "мертвую зону", при этом используется только запас кинетической энергии маховика, т.к. когда магниты поравняются осями, сила их взаимодействия будет равна нулю, поскольку на магнит поршня одновременно будут действовать две силы разной полярности /одна из них будет отталкивать поршень, а вторая притягивать/ одинаковой величины. В этот момент маховику помогает расположенный жестко на коленчатом валу саморегулирующийся двигатель постоянного тока, питающийся от аккумулятора.

Процесс саморегулирования двигателя постоянного тока при прохождении "мертвой зоны" происходит следующим образом: когда момент сопротивления нагрузки на коленчатом валу окажется больше вращающего момента двигателя постоянного тока, то скорость вращения якоря двигателя начнет падать вместе со скоростью вращения коленвала, но с уменьшением скорости вращения снижается и эдс Е. якоря, а ток якоря и вращающий момент возрастают. Когда вращающий момент двигателя станет равен тормозному, изменение скорости вращения прекратится, и она (как и эдс Е.) окажется несколько пониженной. Ток якоря возрастает пропорционально моменту на валу.

При повороте коленвала с помощью цепной передачи повернется и распредвал и повернет магнит, расположенный на нем, другим противоположным полюсом к магниту, расположенному в поршне, и произойдет притяжение поршня, и когда нагрузка на коленвалу уменьшится, вращающий момент на коленвалу окажется больше момента сопротивления якоря, и скорость вращения коленвала и якоря начнет возрастать. Но при этом возрастет и противоэдс Е., снижается ток якоря и его вращающий момент. Когда вращающий момент двигателя постоянного тока станет равным моменту сопротивлению на коленвалу, изменение скорости прекратится, и она останется повышенной (как и эдс Е.), а ток якоря снизится. Таким образом электродвигатель постоянного тока автоматически приспосабливается к изменяющейся нагрузке, помогая тем самым вращению коленвала в тяжелые для магнитного вращателя периоды перехода через "мертвые зоны".

В период активного взаимодействия постоянных магнитов происходит рекуперация э/энергии, электродвигатель будет работать как генератор и отдаст ток для зарядки аккумулятора.

Роль саморегулятора при этом выполняет противоэдс якоря.

Источники информации

1. Патент РФ 2146411, 7 Н 02 N 11/00, 2000.

2. Заявка Франции № 2111795, Н 02 N 11/00, 1974.

Формула изобретения

Вращательное устройство, содержащее распредвал с постоянным магнитом, коленчатый вал, шатун, поршень с постоянным магнитом, маховик, цепную передачу и подшипники, отличающееся тем, что оно снабжено аккумулятором и питающимся от него двигателем постоянного тока, установленным на коленчатом валу с возможностью автоматического приспосабливания к изменяющейся нагрузке.

РИСУНКИ

Рисунок 1