ДВС РОТОРНЫЙ EMDRIVE РАСКОКСОВКА HONDAВИДЫ

поршневой двигатель возвратно-поступательного движения с электромагнитным приводом. Поршневой электромагнитный двигатель


Поршневой двигатель возвратно-поступательного движения с электромагнитным приводом

 

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано в автомобилестроении и моторостроении. Технический результат заключается в преобразовании возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение вала при помощи электромагнитного привода без использования внешнего источника тока. Поршневой двигатель возвратно-поступательного движения включает поршень, цилиндр, коленчатый вал, коробку передач, трансмиссию и электромагнитную систему. Поршень выполнен из двух половин, верхней - в виде токопроводной пластины и нижней - в виде постоянного магнита и установлен в цилиндр из немагнитного материала. Индуктор установлен в верхней "мертвой точке" поршня, а соленоид установлен в нижней "мертвой точке" поршня и соединен с конденсаторной и аккумуляторной батареями через повышающий трансформатор и коммутатор. Коленчатый вал по обеим сторонам поршня снабжен маховиками, соединенными с одной стороны с генератором постоянного тока, а с другой стороны - с коробкой передач через электромагнитные порошковые муфты. Отказ от бензиновых двигателей внутреннего сгорания позволит значительно оздоровить экологическую обстановку в атмосфере мегаполисов и густонаселенных районов, а также резко сократить расходы на производство бензина. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано в автомобилестроении и моторостроении.Известен электрический двигатель возвратно-поступательного движения, содержащий однокатушечную обмотку, два якоря, перемещающихся в противофазе, пневматическую буферную полость [1].Недостатками известного двигателя являются:а) невозможность преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное;б) невозможность работы двигателя при отключении от внешней сети.Известен также электромагнитный привод поршневой машины [2], содержащей грузы для преобразования кинетической энергии в энергию сжатия, в которой вращение вала с грузами вокруг оси осуществляется с помощью сегментированного кольцевого электромагнита. При вращении вала коленчатое звено преобразует вращательное движение в линейное перемещение поршней.Недостатком известной поршневой машины, принятой за прототип, является осуществление питания электромагнита от внешнего источника тока.Целью предлагаемого изобретения является преобразование возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение вала без постоянного использования внешнего источника тока.Это достигается тем, что поршневой двигатель возвратно-поступательного движения, включающий поршень, цилиндр, коленчатый вал, коробку передач, трансмиссию, аккумуляторную батарею, генератор постоянного тока и автоматическую систему управления, согласно изобретению снабжен высоковольтным трансформатором, выпрямителем, поршень выполнен из двух половин, верхней - в виде токопроводной пластины и нижней - в виде постоянного магнита и установлен в цилиндр из немагнитного материала, индуктор установлен в верхней “мертвой точке” поршня, соленоид - в его нижней “мертвой точке” и на него подаются импульсы постоянного тока от аккумуляторной батареи, конденсаторная батарея выполнена из N последовательно расположенных автономных импульсных конденсаторов, параллельно подключенных к индуктору, периодически заряжаемых постоянным током от указанного генератора постоянного тока или от внешней сети и разряжаемых через коммутатор на индуктор по командам автоматической системы управления, а коленчатый вал по обеим сторонам от оси поршня снабжен маховиками, соединенными через электромагнитные порошковые муфты с одной стороны с указанным генератором постоянного тока для подзарядки аккумуляторной и конденсаторной батарей, а с другой стороны через коленчатый вал и коробку передач - на трансмиссию.Кроме того, для увеличения кинетической энергии, запасаемой маховиками при вращении, они выполнены из материала с максимально возможной плотностью, например до =20 г/см3.Для лучшего скольжения поршня относительно стенки цилиндра и уменьшения трения нижняя часть поршня с боковой стороны снабжена кольцевым шариковым сепаратором.Для длительной работы без подзарядки конденсаторная батарея выполнена из N числа последовательно расположенных автономных импульсных конденсаторов, параллельно подключенных к индуктору, периодически заряжаемых постоянным током через высоковольтный трансформатор и выпрямитель от внешней сети и разряжаемых через коммутатор на индуктор по командам автоматической системы управления двигателем.Для увеличения мощности двигателя он может содержать несколько последовательно соединенных друг с другом поршней и цилиндров при помощи общего коленчатого вала.На фиг.1 показана функциональная схема однотактного двигателя. На фиг.2 показаны верхняя и нижняя части поршня и сепаратор. На фиг.3 показана схема взаимодействия магнитных потоков индуктора и соленоида с поршнем, на фиг.4 - схема повышающего трансформатора с укладкой первичной обмотки в полотно дороги.Сущность предлагаемого изобретения показана на чертеже (фиг.1) в момент, когда поршень находится в верхней "мертвой точке".Поршневой двигатель возвратно-поступательного движения состоит из цилиндра 1 из немагнитного материала, поршня 2, шатуна 3 из немагнитного материала, коленчатого вала 4, картера 5 из немагнитного материала, двух маховиков 6, симметрично расположенных на коленчатом валу относительно вертикальной оси поршня, генератора 7 постоянного тока, конденсаторной батареи 8, повышающего трансформатора 9, выпрямителя 10, коммутатора 11, коробки передач 12, электромагнитных муфт 13 и 14, индуктора 15, расположенного в верхней "мертвой точке" (в.м.т.) поршня, соленоида - 16, расположенного в нижней "мертвой точке" поршня (н.м.т.), автоматической системы управления 17 двигателем (АСУ).Поршень 2 выполнен из двух половин (фиг.2). Верхняя часть поршня выполнена в виде электропроводной пластины 18, нижняя часть поршня выполнена в виде постоянного магнита 19. Поршень 2 по образующей снабжен кольцевым шариковым сепаратором 20, цилиндр снабжен водоохлаждаемой рубашкой 21, соединенной с системой охлаждения 22. Маховики 6 выполнены из материала с высокой плотностью, например до 20 г/см3.Конденсаторная батарея 8 выполнена в виде набора автономных импульсных конденсаторов “С”, заряжаемых постоянным током через повышающий трансформатор 9 и выпрямитель 10 и разряжаемых через коммутатор 11 по командам автоматической системы управления 17.Для отбора мощности от коленчатого вала 4 к коробке передач 12 предусмотрена электромагнитная порошковая муфта 13, а к генератору 7 предусмотрена электромагнитная порошковая муфта 14.Поршневой двигатель транспортного средства, например автомобиля, работает следующим образом (фиг.2, 3). Перед запуском высоковольтный трансформатор 9 подключается к внешней сети 24 переменного тока, который преобразуется в постоянный с помощью выпрямителя 10 и заряжает конденсаторную батарею 8, после зарядки транспортное средство отключается от внешней сети 24. Если транспортное средство имеет постоянную связь с внешней сетью, например электровоз, или стационарный аппарат, например компрессор, то отключение не производится и процесс зарядки происходит непрерывно или отключение производится периодически с целью экономии электроэнергии.Для запуска двигателя автоматической системой управления 17 от аккумуляторной батареи 23 подаются импульсы постоянного тока на соленоид 16. В результате взаимодействия магнитных полей соленоида Фс и постоянного магнита Фм поршня 2 поршень многократно отталкивается от соленоида, совершая возвратно-поступательное движение, приводя во вращение коленчатый вал 4. Разгон двигателя (вала 4 и маховиков 6) осуществляется через коммутатор 11 путем подачи ряда импульсов на индуктор 15 в момент нахождения поршня 2 в верхней "мертвой точке". Внешнее поле индуктора и наводит в электропроводной пластине 18 поршня 2 индукционный ток Iи, В результате взаимодействия внешнего поля индуктора Фи с магнитным полем пластины Фп, последняя многократно отталкивается от индуктора 15, разгоняя двигатель до максимальных оборотов. Одновременно отключается соленоид 16.Отбор мощности от коленчатого вала к коробке передач 12 осуществляется через электромагнитную порошковую муфту 13.Автоматическая система управления 17 управляет зарядкой и разрядкой конденсаторной батареи и подзарядкой аккумуляторной батареи. После полного расхода мощности конденсаторной батареи транспортное средство вновь присоединяется к внешней сети 24. Стационарные двигатели могут подзаряжаться непрерывно от внешней сети 24 (например, электровозы). Генератор 7 служит для подзарядки аккумуляторной батареи 23 во время движения транспортного средства.Для остановки или торможения двигателя в соленоид и индуктор подаются импульсы тока обратного знака, при этом поршень начинает втягиваться в соленоид и индуктор и замедляет свое движение или останавливается.Таким образом, кинетическая энергия поршня, сообщенная ему электромагнитным импульсом, преобразуется в кинетическую энергию маховиков, которая передается через вал и коробку передач на трансмиссию 5 и частично расходуется на подзарядку аккумуляторной батареи во время движения транспортного средства.Предлагаемый двигатель использует внутреннюю энергию, запасенную в батареях, и не использует при работе источник внешнего тока (за исключением стационарных установок, которые постоянно подключены к внешней сети).В технике сильных токов для индукционного ускорения проводников применяются индукторы, создающие в тракте ускорения магнитную индукцию до 70 Тл [3].Зная индукцию, найдем давление на пластину по формуле где В - индукция; 0=410-7 Гн/м - магнитная проницаемость вакуума. Пусть B=5 Тл, тогда Тогда сила отталкивания поршня от индуктора будет равна где Sп - площадь поверхности поршня.Если диаметр поршня (пластины) принять равным 80 мм, то сила будет равна С учетом КПД индуктора (=0,8) для дальнейших расчетов примем F=4000 кгс.Скорость перемещения поршня найдем по выражению где Q=2 кг - вес поршня; g=10 м/с2 - ускорение силы тяжести; t=10-3 с - время импульса. Тогда получим Угловую скорость коленчатого вала найдем по формуле Тогда =20/0,03=666 с-1 или n=6660 об/мин.Кинетическая энергия маховиков определяется по выражению где - момент инерции маховиков; m - масса маховиков, m=Q/g=50/10=5 кг, где Q=225 - вес двух маховиков; R=0,2 - радиус маховика. Тогда I=50,22=0,2 кгмс2, E=0,50,26662=44355 кгм.Чтобы автомобиль весом Q=1500 кг двигался со скоростью 72 км/ч (20 м/с), его кинетическая энергия должна быть равна Использование электромагнитных муфт 13, 14 при передаче крутящего момента от коленчатого вала 4 на коробку передач 12 позволяет замедлять, ускорять или останавливать автомобиль (станок, тепловоз и проч.) без остановки коленчатого вала с маховиками, периодически разгоняя его мощными импульсами.Постоянную или периодическую зарядку конденсаторных батарей, установленных на движущемся транспорте (например, автомобиля), можно осуществлять путем закладки первичной обмотки 25 повышающего трансформатора 9 в полотно дороги 26, устраивая для этой цели параллельные участки 27 или предусматривая длинные специальные полосы на автомобильных трассах 28 (фиг.4).К основным преимуществам предлагаемого поршневого двигателя с электромагнитным приводом относятся:1) экологическая чистота;2) бесшумность;3) безопосность;4) несложность в изготовлении и эксплуатации.Отказ от бензиновых двигателей внутреннего сгорания позволит значительно оздоровить экологическую обстановку в атмосфере городов и густонаселенных районов, а также резко сократить расходы на производство бензина.Источники информации1. А.с. СССР №350103, 04.09.1972.2. Патент США №3792295, 12.03.1974.3. Механические взаимодействия в сильных магнитных полях Межвузовский сборник. Л.: Издание СЗПИ, 1974.

Формула изобретения

1. Поршневой двигатель возвратно-поступательного движения, включающий поршень, цилиндр, коленчатый вал, коробку передач, трансмиссию, аккумуляторную батарею, генератор постоянного тока и автоматическую систему управления, отличающийся тем, что он снабжен высоковольтным трансформатором, выпрямителем, индуктором и соленоидом, поршень выполнен из двух половин, верхней - в виде токопроводной пластины и нижней - в виде постоянного магнита и установлен в цилиндр из немагнитного материала, индуктор установлен в верхней “мертвой точке” поршня, соленоид - в его нижней “мертвой точке”, и на него подаются импульсы постоянного тока от аккумуляторной батареи, конденсаторная батарея выполнена из N последовательно расположенных автономных импульсных конденсаторов, параллельно подключенных к индуктору, периодически заряжаемых постоянным током от указанного генератора постоянного тока или от внешней сети и разряжаемых через коммутатор на индуктор по командам автоматической системы управления, а коленчатый вал по обеим сторонам от оси поршня снабжен маховиками, соединенными через электромагнитные порошковые муфты с одной стороны - с указанным генератором постоянного тока для подзарядки аккумуляторной и конденсаторной батарей, а с другой стороны через коленчатый вал и коробку передач - на трансмиссию.2. Поршневой двигатель по п.1, отличающийся тем, что он содержит несколько последовательно соединенных друг с другом поршней и цилиндров при помощи общего коленчатого вала.3. Поршневой двигатель по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что первичная обмотка повышающего трансформатора расположена вне транспортного средства, на котором установлен двигатель, например, вмонтирована в дорожное полотно.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

NF4A Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Дата, с которой действие патента восстановлено: 20.12.2010

Извещение опубликовано: 20.12.2010        БИ: 35/2010

www.findpatent.ru

Электромагнитный поршневой двигатель

Электромагнитный поршневой двигатель, содержащий станину П-образной формы, с приспособлением для крепления болтами и приспрособлением для крепления переключателя полюсов электромагнита, состоящая из немагнитного твердого материала, на боковые стороны которой крепятся два сборочные разъемные картера из твердого немагнитного материала, внутри которых находятся два стальных коленчатых вала в подшипниках качения, два стальных шатуна, закрепленных в своем корне в подшипниках качения на смещенной оси коленчатых валов, два цилиндра, состоящие из твердого немагнитного материала, крепящиеся к собранным разъемным деталям картеров, электромагнит, находящийся между цилиндрами, с заходом полюсов стального сердечника в цилиндры, крепящийся текстолитовым каркасом намагничивающей катушки к цилиндрам, два поршня из твердого немагнитного материала, находящиеся внутри цилиндров, которые с помощью поршневых пальцев закреплены в шейках шатунов, в вершине поршней находятся постоянные магниты с отверстием в центре, два кулачка с шестернями, закрепленные на коленчатых валах с одной и той же стороны, коромысло переключателя полюсов электромагнита с роликами на концах, которые скользят по кулачкам и с центральным отверстием, через которое оно крепится на переключателе полюсов электромагнита, переключатель полюсов электромагнита, крепящегося к приспособлению на передней части станины, переменного сопротивления, для подачи дозированного электрического тока на электромагнит от генератора, аккумулятора, для постоянного обеспечения электромагнита электрическим током и запуска стартерного двигателя, промежуточного зубчатого колеса с валом, который валом закреплен в подшипниках качения на передней части станины и создающий зубчатую передачу между кулачками с шестернями, маховик, который крепится на выступающий из станины вал промежуточного зубчатого колеса, генератора постоянного тока, статором крепящегося к боковой части станины, а валом ротора, через муфту, к коленчатому валу с противоположной стороны кулачков с шестернями, системе воздушного охлаждения в виде вентилятора, крепящегося к коленчатому валу, с возможностью движения вращения коленчатым валам, генератору постоянного тока, системе охлаждения, кулачкам с шестерней, промежуточному зубчатому колесу с валом, маховику, движению коромыслу переключателя полюсов электромагнита, движению поршней в цилиндрах от связки коленчатый вал-шатун-поршень, при запуске от стартерного двигателя и в автономной работе электромагнитного поршневого двигателя, отличающийся от двигателя внутреннего сгорания более высоким коэффициентом полезного действия, простотой устройства, экологической чистотой, дешевой себестоимостью.

www.findpatent.ru

Электромагнитный поршень обратного давления — 30.06.2014 — U 10157 — База патентов Беларуси

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПОРШЕНЬ ОБРАТНОГО ДАВЛЕНИЯ(71) Заявитель Учреждение образования Брестский государственный технический университет(72) Автор Ковалюк Константин Викторович(73) Патентообладатель Учреждение образования Брестский государственный технический университет(57) Электромагнитный поршень обратного давления, состоящий из цилиндра, рабочей области, подвижного поршня, проводов постоянного тока от внешнего источника, отличающийся тем, что сверху и снизу рабочей области установлены два постоянных магнита противоположно направленными полюсами, подвижный поршень в форме диска имеет систему вертикальных соленоидов со стержнями скольжения и переключателями. Электромагнитный поршень обратного давления относится к электротехнике, в частности к электромагнитным двигателям, и может быть использован в качестве эффективного обратного поршневого механизма, выполняя функции компрессора, насоса, или штамповочного пресса. 101572014.06.30 Известен реверсивный линейный электромагнитный двигатель с осевым каналом,предназначенный для создания машин с дискретным поступательным движением рабочего органа любой необходимой длины 1 (аналог). Недостатком этой конструкции является использование двух соленоидов у оснований цилиндра, на которых требуются значительные затраты электрического тока на поддержание мощного трехфазного магнитного поля. В данном механизме невозможно использовать постоянные (природные) магниты в связи с их размагничиванием под действием ударов. Также плотность магнитного потока не является предельно эффективной в применении разработки в качестве давящего поршня. Наиболее близким к заявляемой конструкции по технической сущности и достигаемому результату является электромагнитный двигатель, который включает в себя связанные с системой управления соленоиды - силовые электромагнитные катушки прямого и обратного ходов, заключенные в магнитопровод, состоящий из ярма и полюсов. Во внутренней полости катушки расположен якорь и его стержни скольжения, выполненные из немагнитного материала. В полюсе расположен выполненный в виде разрезного кольца ферромагнитный элемент, который связан с ним подвижно в радиальном и неподвижно в осевом направлениях и имеет скользящий контакт с якорем. На нижнем торце якоря закреплен датчик скорости 2 (прототип). Недостатком этого электромагнитного двигателя является малая мощность движения поступательного механизма по причине одностороннего действия катушек сверху и снизу(на каждой фазе, при достижении нижней или верхней точки, якорь вступает во взаимодействие только с одной стороной магнитного поля), это проявляется меньшей мощностью. Также одним из недостатков данного электромагнитного двигателя является сложность использования данного принципа работы в качестве давления рабочего объема, в силу ограниченности длины действия магнитных полей катушек при увеличении длины подвижного якоря (увеличивается рабочий объем) и при увеличении площади поверхности якоря(расширение ярма - увеличение рабочего объема) - сила действия магнитных катушек будет ослабевать. Задачей настоящей полезной модели является модернизация конструкции, увеличение мощности давления и рабочего объема цилиндра, повышение эффективности работы и экономии электроэнергии. Поставленная задача решается тем, что электромагнитный поршень обратного давления, состоящий из цилиндра, рабочей области, подвижного поршня, проводов постоянного тока от внешнего источника, отличающийся тем, что сверху и снизу рабочей области установлены два постоянных магнита противоположно направленными полюсами, подвижный поршень в форме диска имеет систему вертикальных соленоидов со стержнями скольжения и переключателями, позволит создать более мощную и экономную систему поршневой работы, благодаря тому, что в данной конструкции установлены два постоянных магнита, что при работе, исключающей повышение температуры магнитов и удары,позволит сократить расходы электроэнергии также электромагнитный поршень, исполненный в форме диска, имеет систему вертикальных соленоидов, что позволяет увеличивать объем рабочей области цилиндра (именно расширять в стороны рабочую область цилиндра, для сохранения расстояния между электромагнитными соленоидами и постоянными магнитами), следовательно, увеличение рабочего объема цилиндра будет осуществляться без существенных потерь мощности. Сущность устройства поясняется фигурой, где изображена конструкция предлагаемого электромагнитного поршня обратного давления. Обозначения 1 - цилиндр 2 - верхний постоянный магнит с полюсами сверху вниз ( северный- южный) 3 - нижний постоянный магнит ( ) 4 - рабочая область цилиндра 5 - подвижный поршень 6 - система вертикальных соленоидов 7 - провода постоянного тока 8 - стержни скольжения 9 - переключатель. 2 101572014.06.30 Электромагнитный поршень обратного давления состоит из цилиндра 1 с двумя постоянными магнитами 2 и 3 (,, ) расположенными в основаниях цилиндра вертикально, а так же рабочей областью (объем) цилиндра 4, в котором содержится подвижный поршень 5 представляющий собой систему вертикальных соленоидов 6, питание которых осуществляется по проводам постоянного тока 7. Передвижение подвижного поршня 5 осуществляется по стержням скольжения 8, а также в предельных точках цилиндра находится переключатели 9, которые изменяют направление тока, а значит, и магнитного поля подвижного поршня 5 на обратное, вызывая обратное движение. Электромагнитный поршень обратного давления действует следующим образом. Выполнение поступательной работы электромагнитным подвижным поршнем 5 в цилиндре 1 осуществляется в рабочей области 4 под постоянным и одновременным действием взаимосвязи электромагнитного поля подвижного поршня 5, создаваемого системой вертикальных соленоидов 6, которые подключены проводами постоянного тока 7, и магнитных полей постоянных верхних и нижних магнитов 2 и 3, расположенных вертикально в цилиндре таким образом, что одновременно возникают силы притягивания подвижного поршня с верхним постоянным магнитом 2 и отталкивания подвижного поршня от нижнего постоянного магнита 3. После совершения полезной работы и перемещения подвижного поршня 5 по стержням скольжения 8 в предельную точку цилиндра верхнего постоянного магнита 2, а следовательно, достижения переключателя 9 направление тока в системе вертикальных соленоидов 6 подвижного поршня 5 изменяется на противоположное, вызывая аналогичное изменения магнитного поля, вследствие чего происходит обратное движение подвижного поршня 5. Электромагнитный поршень обратного давления имеет преимущество в мощности,которое, при сравнении с технологией прототипа, имеет более высокий потенциал работы по причине одновременного использования сил отталкивания (от верхнего магнита) и притяжения (к нижнему постоянному магниту) подвижного поршня. Работа подвижного поршня основана на одновременном электромагнитном взаимодействии постоянных магнитов и системы соленоидов, которая создает более разветвленный магнитный поток,обуславливая тем самым более высокую мощность давления. Технико-экономический эффект заключается в том, что принципы работы электромагнитного поршня обратного давления основаны на действии двух постоянных магнитов, что обуславливает эффект экономии электрического тока как энергоресурса на поддержание двустороннего электромагнитного поля, а также в том, что предлагаемая модель позволяет создать более плотный магнитный поток, а следовательно, и более мощные силы притяжения и отталкивания за счет увеличения площади поршня и, как следствие, увеличение рабочего объема, при которых происходит увеличение мощности давления. Конструкция предлагаемого электромагнитного поршня проще известных и эффективнее в качестве насоса, а также создания давления, в качестве компрессора, это обусловлено установкой системы вертикальных соленоидов в подвижном поршне, тем самым создавая более плотное магнитное поле эффективного взаимодействия, а также площадь качественного воздействия, тем самым увеличивая рабочий объем рабочей области цилиндра. Конструкция предлагаемого устройства может быть использована в качестве насоса,компрессора или же штамповочного пресса для выполнения полезной работы накачки воды, создания давления или штамповочной работы. В использовании данная полезная модель электромагнитного поршня обратного давления способна принести определенный экономический эффект, состоящий в использовании постоянных магнитов, а также увеличения рабочего объема цилиндра вследствие использования системы соленоидов, образующих мощное магнитное поле. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3

<a href="http://bypatents.com/3-u10157-elektromagnitnyjj-porshen-obratnogo-davleniya.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Электромагнитный поршень обратного давления</a>

bypatents.com

Электромагнитный поршневой двигатель

Электромагнитный поршневой двигатель, содержащий станину П-образной формы, с приливами для крепления анкерными болтами и приливом для крепления переключателя полюсов электромагнита, состоящий из дюралюминия, на боковые стороны которой крепятся два сборочных дюралюминиевых разъемных картера, внутри которых находятся два стальных коленчатых вала в подшипниках, два шатуна, закрепленных в своем корне в подшипниках на смещенной оси коленчатых валов, два стальных цилиндра, крепящиеся к собранным разъемным деталям картеров, электромагнит, находящийся между цилиндрами, с заходом полюсов стального сердечника в цилиндры, крепящийся текстолитовым каркасом намагничивающей катушки к цилиндрам, два дюралюминиевых поршня, находящиеся внутри цилиндров, которые с помощью стальных цилиндрических поршневых пальцев закреплены в шейках шатунов, в вершине поршней находятся постоянные магниты с отверстием в центре, два стальных кулачка с шестернями, закрепленные на коленчатых валах с одной и той же стороны, стальное коромысло переключателя полюсов электромагнита с роликами на концах, которые скользят по кулачкам и с центральным отверстием, через которое оно крепится на переключателе полюсов электромагнита, переключатель полюсов электромагнита, крепящегося к приливу на передней части станины, стального промежуточного зубчатого колеса с валом, который валом закреплен в подшипниках передней части станины и создающий зубчатую передачу между стальными кулачками с шестернями, стального маховика с механизмом увеличения махового момента, который крепится на выступающий из станины вал стального промежуточного зубчатого колеса, генератора постоянного тока, статором крепящегося к боковой части станины, а валом ротора через стальную муфту к коленчатому валу с противоположной стороны кулачков с шестернями, системе воздушного охлаждения с раструбом забора воздуха, крепящегося к картеру со стороны генератора, внутри раструба находится вентилятор, крепящийся к коленчатому валу, с возможностью движения вращения коленчатым валам, генератору постоянного тока, системе охлаждения, кулачкам с шестерней, промежуточному зубчатому колесу с валом, маховику, движению коромыслу переключателя полюсов электромагнита от стартерного двигателя и отличающийся от двигателя внутреннего сгорания более высоким коэффициентом полезного действия, простотой устройства, экологической чистотой, дешевой себестоимостью.

www.findpatent.ru

поршневой двигатель возвратно-поступательного движения с электромагнитным приводом - патент РФ 2235404

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано в автомобилестроении и моторостроении. Технический результат заключается в преобразовании возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение вала при помощи электромагнитного привода без использования внешнего источника тока. Поршневой двигатель возвратно-поступательного движения включает поршень, цилиндр, коленчатый вал, коробку передач, трансмиссию и электромагнитную систему. Поршень выполнен из двух половин, верхней - в виде токопроводной пластины и нижней - в виде постоянного магнита и установлен в цилиндр из немагнитного материала. Индуктор установлен в верхней "мертвой точке" поршня, а соленоид установлен в нижней "мертвой точке" поршня и соединен с конденсаторной и аккумуляторной батареями через повышающий трансформатор и коммутатор. Коленчатый вал по обеим сторонам поршня снабжен маховиками, соединенными с одной стороны с генератором постоянного тока, а с другой стороны - с коробкой передач через электромагнитные порошковые муфты. Отказ от бензиновых двигателей внутреннего сгорания позволит значительно оздоровить экологическую обстановку в атмосфере мегаполисов и густонаселенных районов, а также резко сократить расходы на производство бензина. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано в автомобилестроении и моторостроении.Известен электрический двигатель возвратно-поступательного движения, содержащий однокатушечную обмотку, два якоря, перемещающихся в противофазе, пневматическую буферную полость [1].Недостатками известного двигателя являются:а) невозможность преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное;б) невозможность работы двигателя при отключении от внешней сети.Известен также электромагнитный привод поршневой машины [2], содержащей грузы для преобразования кинетической энергии в энергию сжатия, в которой вращение вала с грузами вокруг оси осуществляется с помощью сегментированного кольцевого электромагнита. При вращении вала коленчатое звено преобразует вращательное движение в линейное перемещение поршней.Недостатком известной поршневой машины, принятой за прототип, является осуществление питания электромагнита от внешнего источника тока.Целью предлагаемого изобретения является преобразование возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение вала без постоянного использования внешнего источника тока.Это достигается тем, что поршневой двигатель возвратно-поступательного движения, включающий поршень, цилиндр, коленчатый вал, коробку передач, трансмиссию, аккумуляторную батарею, генератор постоянного тока и автоматическую систему управления, согласно изобретению снабжен высоковольтным трансформатором, выпрямителем, поршень выполнен из двух половин, верхней - в виде токопроводной пластины и нижней - в виде постоянного магнита и установлен в цилиндр из немагнитного материала, индуктор установлен в верхней “мертвой точке” поршня, соленоид - в его нижней “мертвой точке” и на него подаются импульсы постоянного тока от аккумуляторной батареи, конденсаторная батарея выполнена из N последовательно расположенных автономных импульсных конденсаторов, параллельно подключенных к индуктору, периодически заряжаемых постоянным током от указанного генератора постоянного тока или от внешней сети и разряжаемых через коммутатор на индуктор по командам автоматической системы управления, а коленчатый вал по обеим сторонам от оси поршня снабжен маховиками, соединенными через электромагнитные порошковые муфты с одной стороны с указанным генератором постоянного тока для подзарядки аккумуляторной и конденсаторной батарей, а с другой стороны через коленчатый вал и коробку передач - на трансмиссию.Кроме того, для увеличения кинетической энергии, запасаемой маховиками при вращении, они выполнены из материала с максимально возможной плотностью, например до поршневой двигатель возвратно-поступательного движения с электромагнитным приводом, патент № 2235404=20 г/см3.Для лучшего скольжения поршня относительно стенки цилиндра и уменьшения трения нижняя часть поршня с боковой стороны снабжена кольцевым шариковым сепаратором.Для длительной работы без подзарядки конденсаторная батарея выполнена из N числа последовательно расположенных автономных импульсных конденсаторов, параллельно подключенных к индуктору, периодически заряжаемых постоянным током через высоковольтный трансформатор и выпрямитель от внешней сети и разряжаемых через коммутатор на индуктор по командам автоматической системы управления двигателем.Для увеличения мощности двигателя он может содержать несколько последовательно соединенных друг с другом поршней и цилиндров при помощи общего коленчатого вала.На фиг.1 показана функциональная схема однотактного двигателя. На фиг.2 показаны верхняя и нижняя части поршня и сепаратор. На фиг.3 показана схема взаимодействия магнитных потоков индуктора и соленоида с поршнем, на фиг.4 - схема повышающего трансформатора с укладкой первичной обмотки в полотно дороги.Сущность предлагаемого изобретения показана на чертеже (фиг.1) в момент, когда поршень находится в верхней "мертвой точке".Поршневой двигатель возвратно-поступательного движения состоит из цилиндра 1 из немагнитного материала, поршня 2, шатуна 3 из немагнитного материала, коленчатого вала 4, картера 5 из немагнитного материала, двух маховиков 6, симметрично расположенных на коленчатом валу относительно вертикальной оси поршня, генератора 7 постоянного тока, конденсаторной батареи 8, повышающего трансформатора 9, выпрямителя 10, коммутатора 11, коробки передач 12, электромагнитных муфт 13 и 14, индуктора 15, расположенного в верхней "мертвой точке" (в.м.т.) поршня, соленоида - 16, расположенного в нижней "мертвой точке" поршня (н.м.т.), автоматической системы управления 17 двигателем (АСУ).Поршень 2 выполнен из двух половин (фиг.2). Верхняя часть поршня выполнена в виде электропроводной пластины 18, нижняя часть поршня выполнена в виде постоянного магнита 19. Поршень 2 по образующей снабжен кольцевым шариковым сепаратором 20, цилиндр снабжен водоохлаждаемой рубашкой 21, соединенной с системой охлаждения 22. Маховики 6 выполнены из материала с высокой плотностью, например до 20 г/см3.Конденсаторная батарея 8 выполнена в виде набора автономных импульсных конденсаторов “С”, заряжаемых постоянным током через повышающий трансформатор 9 и выпрямитель 10 и разряжаемых через коммутатор 11 по командам автоматической системы управления 17.Для отбора мощности от коленчатого вала 4 к коробке передач 12 предусмотрена электромагнитная порошковая муфта 13, а к генератору 7 предусмотрена электромагнитная порошковая муфта 14.Поршневой двигатель транспортного средства, например автомобиля, работает следующим образом (фиг.2, 3). Перед запуском высоковольтный трансформатор 9 подключается к внешней сети 24 переменного тока, который преобразуется в постоянный с помощью выпрямителя 10 и заряжает конденсаторную батарею 8, после зарядки транспортное средство отключается от внешней сети 24. Если транспортное средство имеет постоянную связь с внешней сетью, например электровоз, или стационарный аппарат, например компрессор, то отключение не производится и процесс зарядки происходит непрерывно или отключение производится периодически с целью экономии электроэнергии.Для запуска двигателя автоматической системой управления 17 от аккумуляторной батареи 23 подаются импульсы постоянного тока на соленоид 16. В результате взаимодействия магнитных полей соленоида Фс и постоянного магнита Фм поршня 2 поршень многократно отталкивается от соленоида, совершая возвратно-поступательное движение, приводя во вращение коленчатый вал 4. Разгон двигателя (вала 4 и маховиков 6) осуществляется через коммутатор 11 путем подачи ряда импульсов на индуктор 15 в момент нахождения поршня 2 в верхней "мертвой точке". Внешнее поле индуктора и наводит в электропроводной пластине 18 поршня 2 индукционный ток Iи, В результате взаимодействия внешнего поля индуктора Фи с магнитным полем пластины Фп, последняя многократно отталкивается от индуктора 15, разгоняя двигатель до максимальных оборотов. Одновременно отключается соленоид 16.Отбор мощности от коленчатого вала к коробке передач 12 осуществляется через электромагнитную порошковую муфту 13.Автоматическая система управления 17 управляет зарядкой и разрядкой конденсаторной батареи и подзарядкой аккумуляторной батареи. После полного расхода мощности конденсаторной батареи транспортное средство вновь присоединяется к внешней сети 24. Стационарные двигатели могут подзаряжаться непрерывно от внешней сети 24 (например, электровозы). Генератор 7 служит для подзарядки аккумуляторной батареи 23 во время движения транспортного средства.Для остановки или торможения двигателя в соленоид и индуктор подаются импульсы тока обратного знака, при этом поршень начинает втягиваться в соленоид и индуктор и замедляет свое движение или останавливается.Таким образом, кинетическая энергия поршня, сообщенная ему электромагнитным импульсом, преобразуется в кинетическую энергию маховиков, которая передается через вал и коробку передач на трансмиссию 5 и частично расходуется на подзарядку аккумуляторной батареи во время движения транспортного средства.Предлагаемый двигатель использует внутреннюю энергию, запасенную в батареях, и не использует при работе источник внешнего тока (за исключением стационарных установок, которые постоянно подключены к внешней сети).В технике сильных токов для индукционного ускорения проводников применяются индукторы, создающие в тракте ускорения магнитную индукцию до 70 Тл [3].Зная индукцию, найдем давление на пластину по формуле поршневой двигатель возвратно-поступательного движения с электромагнитным приводом, патент № 2235404где В - индукция; поршневой двигатель возвратно-поступательного движения с электромагнитным приводом, патент № 22354040=4поршневой двигатель возвратно-поступательного движения с электромагнитным приводом, патент № 2235404поршневой двигатель возвратно-поступательного движения с электромагнитным приводом, патент № 223540410-7 Гн/м - магнитная проницаемость вакуума. Пусть B=5 Тл, тогда поршневой двигатель возвратно-поступательного движения с электромагнитным приводом, патент № 2235404Тогда сила отталкивания поршня от индуктора будет равна поршневой двигатель возвратно-поступательного движения с электромагнитным приводом, патент № 2235404где Sп - площадь поверхности поршня.Если диаметр поршня (пластины) принять равным 80 мм, то сила будет равна поршневой двигатель возвратно-поступательного движения с электромагнитным приводом, патент № 2235404С учетом КПД индуктора (поршневой двигатель возвратно-поступательного движения с электромагнитным приводом, патент № 2235404=0,8) для дальнейших расчетов примем F=4000 кгс.Скорость перемещения поршня найдем по выражению поршневой двигатель возвратно-поступательного движения с электромагнитным приводом, патент № 2235404где Q=2 кг - вес поршня; g=10 м/с2 - ускорение силы тяжести; t=10-3 с - время импульса. Тогда получим поршневой двигатель возвратно-поступательного движения с электромагнитным приводом, патент № 2235404Угловую скорость коленчатого вала найдем по формуле поршневой двигатель возвратно-поступательного движения с электромагнитным приводом, патент № 2235404Тогда поршневой двигатель возвратно-поступательного движения с электромагнитным приводом, патент № 2235404=20/0,03=666 с-1 или n=6660 об/мин.Кинетическая энергия маховиков определяется по выражению поршневой двигатель возвратно-поступательного движения с электромагнитным приводом, патент № 2235404 поршневой двигатель возвратно-поступательного движения с электромагнитным приводом, патент № 2235404где - момент инерции маховиков; m - масса маховиков, m=Q/g=50/10=5 кг, где Q=2поршневой двигатель возвратно-поступательного движения с электромагнитным приводом, патент № 223540425 - вес двух маховиков; R=0,2 - радиус маховика. Тогда I=5поршневой двигатель возвратно-поступательного движения с электромагнитным приводом, патент № 22354040,22=0,2 кгмпоршневой двигатель возвратно-поступательного движения с электромагнитным приводом, патент № 2235404с2, E=0,5поршневой двигатель возвратно-поступательного движения с электромагнитным приводом, патент № 22354040,2поршневой двигатель возвратно-поступательного движения с электромагнитным приводом, патент № 22354046662=44355 кгм.Чтобы автомобиль весом Q=1500 кг двигался со скоростью 72 км/ч (20 м/с), его кинетическая энергия должна быть равна поршневой двигатель возвратно-поступательного движения с электромагнитным приводом, патент № 2235404 поршневой двигатель возвратно-поступательного движения с электромагнитным приводом, патент № 2235404Использование электромагнитных муфт 13, 14 при передаче крутящего момента от коленчатого вала 4 на коробку передач 12 позволяет замедлять, ускорять или останавливать автомобиль (станок, тепловоз и проч.) без остановки коленчатого вала с маховиками, периодически разгоняя его мощными импульсами.Постоянную или периодическую зарядку конденсаторных батарей, установленных на движущемся транспорте (например, автомобиля), можно осуществлять путем закладки первичной обмотки 25 повышающего трансформатора 9 в полотно дороги 26, устраивая для этой цели параллельные участки 27 или предусматривая длинные специальные полосы на автомобильных трассах 28 (фиг.4).К основным преимуществам предлагаемого поршневого двигателя с электромагнитным приводом относятся:1) экологическая чистота;2) бесшумность;3) безопосность;4) несложность в изготовлении и эксплуатации.Отказ от бензиновых двигателей внутреннего сгорания позволит значительно оздоровить экологическую обстановку в атмосфере городов и густонаселенных районов, а также резко сократить расходы на производство бензина.Источники информации1. А.с. СССР №350103, 04.09.1972.2. Патент США №3792295, 12.03.1974.3. Механические взаимодействия в сильных магнитных полях Межвузовский сборник. Л.: Издание СЗПИ, 1974.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Поршневой двигатель возвратно-поступательного движения, включающий поршень, цилиндр, коленчатый вал, коробку передач, трансмиссию, аккумуляторную батарею, генератор постоянного тока и автоматическую систему управления, отличающийся тем, что он снабжен высоковольтным трансформатором, выпрямителем, индуктором и соленоидом, поршень выполнен из двух половин, верхней - в виде токопроводной пластины и нижней - в виде постоянного магнита и установлен в цилиндр из немагнитного материала, индуктор установлен в верхней “мертвой точке” поршня, соленоид - в его нижней “мертвой точке”, и на него подаются импульсы постоянного тока от аккумуляторной батареи, конденсаторная батарея выполнена из N последовательно расположенных автономных импульсных конденсаторов, параллельно подключенных к индуктору, периодически заряжаемых постоянным током от указанного генератора постоянного тока или от внешней сети и разряжаемых через коммутатор на индуктор по командам автоматической системы управления, а коленчатый вал по обеим сторонам от оси поршня снабжен маховиками, соединенными через электромагнитные порошковые муфты с одной стороны - с указанным генератором постоянного тока для подзарядки аккумуляторной и конденсаторной батарей, а с другой стороны через коленчатый вал и коробку передач - на трансмиссию.2. Поршневой двигатель по п.1, отличающийся тем, что он содержит несколько последовательно соединенных друг с другом поршней и цилиндров при помощи общего коленчатого вала.3. Поршневой двигатель по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что первичная обмотка повышающего трансформатора расположена вне транспортного средства, на котором установлен двигатель, например, вмонтирована в дорожное полотно.

www.freepatent.ru

поршневая машина с магнитной опорой поршня - патент РФ 2502882

Изобретение относится к поршневой машине. Она содержит поршень (3) и корпус (2). Поршень (3) установлен с магнитной опорой подвижно в корпусе (2). Устройство (7) для магнитной опоры поршня (3) расположено неподвижно относительно корпуса (2). Линейный двигатель (15) в соединении с магнитной опорой поршня (3). Изобретение обеспечивает предотвращение трения и тем самым получение машины для преобразования механической энергии в электрическую энергию без необходимости смазки и с уменьшенными механическими затратами. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 3 ил. поршневая машина с магнитной опорой поршня, патент № 2502882

Рисунки к патенту РФ 2502882

Данное изобретение относится к поршневой машине, содержащей по меньшей мере один первый поршень и по меньшей мере один первый корпус. По меньшей мере один первый корпус окружает по меньшей мере один первый поршень полностью или по меньшей мере частично. По меньшей мере один первый поршень установлен с магнитной опорой подвижно по меньшей мере в одном первом корпусе с помощью по меньшей мере одного устройства для магнитной опоры по меньшей мере одного первого поршня.

Тепловые двигатели используются для преобразования химической энергии в механическую энергию, тепловой энергии в механическую энергию и механической энергии в тепловую энергию. Двигатели внутреннего сгорания в качестве теплового двигателя преобразуют химическую энергию в механическую энергию, двигатели Стирлинга в качестве теплового двигателя преобразуют тепловую энергию в механическую энергию, и тепловые насосы в качестве теплового двигателя преобразуют механическую энергию в тепловую энергию. Наиболее часто применяемой тепловой машиной является поршневая машина, в которой механическая энергия передается с поршня на вал с помощью шатуна.

Альтернативная конструкция обеспечивается с помощью свободнопоршневой машины. Свободнопоршневая машина является поршневой машиной без шатуна. Свободнопоршневые машины используются, например, в качестве насоса для гидравлической системы или во взаимодействии с линейным генератором для непосредственного генерирования электрической энергии.

Независимо от того, выполнен ли тепловой двигатель в виде классической поршневой машины или в виде свободнопоршневой машины, во время работы между поршнем и цилиндром возникает, как правило, трение, которое приводит к износу. Износ приводит со временем к разрушению теплового двигателя. Классическое решение проблемы трения, соответственно износа, осуществляется с помощью смазки машины. Смазка уменьшает механическое трение между поршнем и цилиндром, однако не устраняет проблему износа полностью. В частности, поперечные силы, которые могут воздействовать на поршень, например, в зависимости от положения шатуна, представляют возможную причину для износа цилиндропоршневой системы, которую нельзя устранить смазкой. Кроме того, смазка с помощью масляного насоса связана с проблемами при запуске двигателя, когда масляный насос приводится в действие через коленчатый вал, и при небольших скоростях вращения теплового двигателя, при которых создается лишь небольшое давление масла.

Износ приводит к существенному сокращению срока службы машин. В транспортных средствах износ может приводить к сокращению срока службы до 10000 часов работы, а в дизельных двигателях строительных машин износ может приводить к уменьшению срока службы до 15000 часов работы.

Использование смазочных средств также приводит к проблемам. В двигателях внутреннего сгорания всегда сжигается часть смазочного масла, что приводит, среди прочего, к повышенному загрязнению окружающей среды. Смазочные масла разрушаются за счет загрязнения и воздействующих на них сил, за счет чего в смазываемых машинах увеличиваются расходы на техническое обслуживание за счет регулярно необходимой замены смазочных материалов.

Задачей изобретения является создание поршневой машины, которая имеет небольшой износ без использования смазочных веществ. Другой задачей для поршневой машины, согласно изобретению, является простота конструкции при уменьшении подвижных, подвергающихся сильному износу частей по сравнению с обычными поршневыми машинами. Увеличение срока службы машины при уменьшенной стоимости изготовления за счет уменьшения количества частей является другой задачей при создании поршневой машины, согласно изобретению.

Указанная задача решена относительно поршневой машины с помощью признаков пункта 1 формулы изобретения и относительно способа с применением поршневой машины - с помощью признаков пункта 15 формулы изобретения.

Предпочтительные варианты выполнения поршневой машины, согласно изобретению, и способа с применением поршневой машины следуют из соответствующих зависимых пунктов формулы изобретения. При этом признаки формулы изобретения можно комбинировать с признаками соответствующих зависимых пунктов формулы изобретения.

Поршневая машина, согласно изобретению, имеет по меньшей мере один первый поршень и по меньшей мере один первый корпус. По меньшей мере один первый корпус окружает по меньшей мере один первый поршень полностью или по меньшей мере частично. По меньшей мере один первый поршень установлен с магнитной опорой подвижно по меньшей мере в одном первом корпусе с помощью по меньшей мере одного устройства для магнитной опоры по меньшей мере одного первого поршня. По меньшей мере одно устройство для магнитной опоры по меньшей мере одного первого поршня расположено неподвижно относительно по меньшей мере одного первого корпуса.

За счет магнитной опоры по меньшей мере одного первого поршня по меньшей мере в одном первом корпусе предотвращается трение между поршнем и корпусом, и можно отказаться от применения смазочных средств. Неподвижное расположение по меньшей мере одного устройства для магнитной опоры обеспечивает простую конструкцию с минимальным количеством подвижных частей. Такая поршневая машина проста и экономична в изготовлении.

По меньшей мере одно устройство для магнитной опоры по меньшей мере одного первого поршня может иметь по меньшей мере одну расположенную неподвижно относительно по меньшей мере одного первого корпуса электромагнитную катушку. Электромагнитной катушкой легко управлять с помощью тока, и необходимое для магнитной опоры поршня магнитное поле можно просто регулировать по величине. В качестве альтернативного решения магнитная опора может осуществляться также с помощью постоянных магнитов.

По меньшей мере одно устройство для магнитной опоры по меньшей мере одного первого поршня может иметь два места для опоры с тремя точками опоры в каждом месте. С помощью этой конструкции можно регулировать 4 степени свободы поршня и обеспечивать особенно стабильную опору. Четыре степени свободы заданы сдвигом поршня по двум осям, которые лежат перпендикулярно к оси движения поршня, и опрокидыванием вокруг этих двух осей.

В качестве альтернативного решения или дополнительно, по меньшей мере один первый поршень может иметь по меньшей мере одну магнитную катушку. Это обеспечивает возможность создания и управления с помощью катушки или катушек поршня магнитным полем, которое служит для опоры поршня.

По меньшей мере один первый поршень может иметь по меньшей мере одно магнитное ярмо, в частности, ярмо из металлических листов и/или ярмо из магнитомягких композитных материалов. В ярме с помощью магнитного поля при движении поршня индуцируется ток, который также создает магнитное поле. За счет взаимодействия с магнитным полем по меньшей мере одного устройства для магнитной опоры по меньшей мере одного первого поршня поршень подвешен по меньшей мере в одном первом корпусе. От катушки по меньшей мере на одном первом поршне или в нем можно отказаться, или же ее можно дополнительно применять для точного управления опорой.

По меньшей мере один первый поршень может быть механически соединен по меньшей мере с одной пружиной, в частности, с системой пружин. Пружина или система пружин могут поддерживать магнитную, свободную от трения опору по меньшей мере одного первого поршня. Пружину или систему пружин можно также применять для передачи сил от поршня на другие части.

По меньшей мере один первый поршень может быть цилиндрическим круговым поршнем с круглой или эллиптической поверхностью основания, и по меньшей мере один первый корпус может быть цилиндрическим корпусом с круглой или эллиптической поверхностью основания. Это приводит к особенно простой конструкции. Эллиптическая форма поршня и корпуса может обеспечивать стабильную опору также с помощью двух мест опоры с лишь двумя точками опоры в каждом месте или с тремя точками опоры для повышения стабильности опоры.

По меньшей мере один первый поршень может иметь по меньшей мере одно удлинение, которое имеет форму полого цилиндра. По меньшей мере один первый корпус может иметь выемку для по меньшей мере одного удлинения. С помощью удлинения и соответствующей выемки в корпусе можно обеспечивать дополнительную стабилизацию поршня и предотвращать перекос поршня при работе машины.

Поршневая машина может иметь электромагнитный линейный двигатель. За счет комбинации магнитной опоры поршня и электромагнитного двигателя можно осуществлять преобразование энергии непосредственно в линейном двигателе. Таким образом, можно отказаться от сложных механических конструкций, которые, возможно, необходимо смазывать. Электромагнитный линейный двигатель и по меньшей мере одно устройство для магнитной опоры по меньшей мере одного первого поршня могут быть двумя отдельными друг от друга устройствами. Они могут также иметь общие части. Во втором случае части, которые служат для магнитной опоры, могут применяться при преобразовании энергии с помощью линейного двигателя. Это приводит к уменьшению количества частей по сравнению с конструкцией с выполненными отдельно друг от друга опорой и линейным двигателем.

Электромагнитный линейный двигатель может иметь кольцевые катушки, которые расположены вдоль направления движения по меньшей мере одного первого поршня. Это приводит к особенно простой конструкции и к преобразованию энергии с помощью линейного двигателя с высоким коэффициентом полезного действия.

Электромагнитный линейный двигатель может быть выполнен в виде реактивного электродвигателя, в виде синхронного электродвигателя с постоянными магнитами или в виде асинхронного электродвигателя.

Кроме того, электромагнитный линейный двигатель может быть выполнен n-фазным, где n является положительным целым числом, и/или первичная обмотка электромагнитного линейного двигателя может быть расположена вдоль прямой с повторением друг за другом m раз, где m является положительным целым числом.

Между по меньшей мере одним первым поршнем и по меньшей мере одним первым корпусом может быть образована по меньшей мере одна первая камера, которая имеет по меньшей мере один впускной канал и по меньшей мере один выпускной канал и/или по меньшей мере один клапан. За счет этого с помощью поршневой машины образуется компрессор или двигатель внутреннего сгорания.

В одном варианте выполнения с применением указанной выше поршневой машины можно осуществлять регулирование величины зазора, который существует между по меньшей мере одним первым поршнем и по меньшей мере одним первым корпусом, посредством деформации по меньшей мере одного первого поршня и/или посредством деформации по меньшей мере одного первого корпуса. В частности, деформацию или деформации можно вызывать за счет воздействия магнитного поля. Магнитное поле можно создавать, в свою очередь, с помощью устройств, которые одновременно применяются для опоры и/или для линейного двигателя.

В способе ряд прорезей по меньшей мере в одном первом корпусе может вызывать уменьшение силы, которая применяется для регулирования величины зазора.

В зазоре может быть установлено уплотнение, и магнитная опора по меньшей мере одного первого поршня может создавать точно заданную силу давления на уплотнение. Уплотнение может состоять из PCTFE (полихлортрифторэтилена) или тефлона.

По меньшей мере один первый корпус можно охлаждать и/или нагревать. Охлаждение и нагревание могут быть предпочтительными как раз при выполнении поршневой машины в виде двигателя Стирлинга.

Ниже приводится более подробное пояснение предпочтительных вариантов выполнения изобретения с предпочтительными модификациями в соответствии с признаками зависимых пунктов формулы изобретения, но не ограничиваясь этим, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:

фиг.1 - продольный разрез поршневой машины с магнитной опорой, а также с электромагнитным линейным двигателем;

фиг.2 - поперечный разрез перпендикулярно продольной оси показанной на фиг.1 поршневой машины; и

фиг.3 - продольный разрез поршневой машины, согласно фиг.1, с полым цилиндрическим удлинением поршня и с соответствующей выемкой в корпусе.

На фиг.1 показан разрез поршневой машины 1, согласно изобретению. Поршневая машина 1 имеет цилиндрический корпус 2, в котором подвижно расположен цилиндрический поршень 3. На наружной окружной поверхности цилиндрического поршня 3 расположено магнитное ярмо 4. Снаружи корпуса 2, на его цилиндрической наружной окружности в двух местах 5а и 5b вдоль наружной окружности расположены на четырех точках 6а-6d или 6е-6g опоры два магнитных контура 7а-7р для магнитной опоры поршня 3. Не показанный на фигурах альтернативный вариант выполнения имеет три точки 6а-6с опоры с магнитным контуром 7а-7f, что может быть достаточным для стабильной опоры поршня. Возможны комбинации указанного выше количества или, в зависимости от применения и действия сил, изменения количества магнитных контуров, точек и мест опоры в соответствии с желаемым применением. В разрезе на фиг.1 для упрощения показаны лишь две точки 6а и 6с, соответственно, 6е и 6g опоры в каждом месте 5а и 5b. Места 5а и 5b магнитной опоры расположены вдоль средней оси 8 корпуса на одинаковом расстоянии от поверхности основания и крышки цилиндрического корпуса 2. Вдоль круглой поверхности разреза корпуса 2, перпендикулярно средней оси 8, в месте 5а или 5b магнитной опоры вдоль наружной окружности круговой поверхности разреза на одинаковом расстоянии друг от друга расположены точки 6а-6с, соответственно, 6е-6g опоры.

Магнитные контуры 7а-7р в точках 6а-6g опоры могут быть выполнены из постоянных магнитов или из электромагнитных катушек. В случае электромагнитных катушек они могут иметь каждая ярмо. Магнитные контуры 7а-7р создают магнитные поля, которые входят в корпус 2 ориентированными перпендикулярно средней оси 8 линиями магнитного поля. Взаимодействие между этими магнитными полями и магнитным полем, которое создается магнитным ярмом 4 поршня 3, приводит к свободной от соприкосновения, магнитной опоре поршня 3 в корпусе 2. При этом поршень 3 свободно подвижен внутри корпуса 2 вдоль средней оси 8. Взаимодействие магнитных полей ярма 4 и магнитных контуров 7а-7р удерживает поршень 3 в состоянии парения в корпусе 2, без соприкосновения поршня 3 с корпусом 2.

Как показано на фиг.1, величина магнитного поля магнитных контуров 7а-7р из катушек определяется электрически прохождением тока внутри катушек. Управляющая электроника 9 магнитных контуров управляет, соответственно, регулирует величину тока в катушках и тем самым величину магнитных полей магнитных контуров 7а-7р. При регулировании датчики 11 расстояния, которые расположены на корпусе 2, поставляют информацию о положении поршня 3 в корпусе 2, и через электронику 12 и центральный регулятор управляющей электроники 10 выдают сигналы в управляющую электронику магнитных контуров 7а-7р. С помощью сигналов регулируются магнитные поля, и при отклонении средней оси поршня от средней оси 8 корпуса датчик 11 расстояния может выдавать сигнал в электронику 12, 10, 9, что приводит к согласованию тока в магнитных контурах 7а-7р, за счет чего магнитное поле изменяется, и за счет взаимодействия с магнитным полем ярма 4 поршня 3 на поршень действует дополнительная сила, которая изменяет его положение. Положение изменяется так, что его средняя ось совпадает со средней осью 8 корпуса.

Как дополнительно показано на фиг.1, на наружной окружности корпуса 2 расположены катушки 16а-16е, а также ярмо 17, которое окружает катушки 16а-16е. Катушки 16а-16е в соединении с ярмом 17, а также в соединении с ярмом 4 поршня 3 образуют линейный двигатель 15. Таким образом, ярмо 4 поршня 3 служит как для магнитной опоры поршня 3, так и в качестве части линейного двигателя 15. С помощью линейного двигателя 15 можно преобразовывать механическую энергию поршня 3 непосредственно в электрическую энергию и/или наоборот. Экономится сложная механика, которая подвергнута износу и которую необходимо смазывать. Линейный двигатель 15 предназначен для соединения с сетью электроснабжения через электронику 18 и промежуточный контур 19, а также электронику 20 соединения с сетью. Таким образом, обеспечивается возможность подачи тока, который создается линейным двигателем 15, во внешнюю сеть электроснабжения.

На фиг.2 показан поперечный разрез перпендикулярно продольной оси поршневой машины 1 в месте 5а или 5b. В разрезе показаны два датчика 11 расстояния, которые установлены на корпусе 2, соответственно, интегрированы в корпус 2 и расположены с небольшим смещением в пространстве от места 5а или 5b. Как показано на фиг.1, во втором месте 5b или 5а расположены два других датчика 11 расстояния с небольшим смещением в пространстве. С помощью четырех датчиков 11 расстояния можно однозначно определять положение поршня 3 относительно корпуса 2.

Между поршнем 3 и корпусом 2 вдоль продольной оси 8 в начале и в конце корпуса 2 и поршня 3 образованы первая и вторая камера 13 и 14. При перемещении поршня 3 вдоль продольной оси 8 изменяется объем камер 13 и 14. Если объем камеры 13 уменьшается, то объем камеры 14 увеличивается, и наоборот. Камеры 13 и 14 могут служить в качестве камер сгорания в двигателе внутреннего сгорания, или же в двигателе Стирлинга можно попеременно нагревать одну камеру и охлаждать другую камеру, а также наоборот. За счет этого на поршень 3 действует сила, которая создает движение вдоль оси 8. Энергию движения поршня 3 можно с помощью линейного двигателя 15 преобразовывать непосредственно в электрическую энергию.

На фиг.2 в месте 5а, соответственно, 5b показаны четыре точки 6а-6d, соответственно, 6е-6h опоры, расположенные на корпусе 2, соответственно, интегрированные в корпус 2. У каждой точки 6а-6h расположены два магнитных контура 7, которые имеют соответствующее ярмо или одно общее ярмо, при этом для простоты на фиг.2 показано общее ярмо.

На фиг.3 показан альтернативный вариант выполнения поршневой машины 1, согласно изобретению. Этот вариант выполнения обеспечивает по сравнению с показанным на фиг.1 и 2 вариантом выполнения более высокую стабильность положения поршня 3 относительно корпуса 2, соответственно, предотвращает перекос поршня 3 в корпусе 2. Как показано на фиг.3, в корпусе 2 в начале поршня и в конце поршня расположен полый цилиндр. Таким образом, поршень 3 на своих концах удлинен с помощью цилиндрического удлинения 22. Соответствующие выемки 23 с противоположной цилиндрическим удлинениям 22 формой выполнены, соответственно, в начале корпуса и в конце корпуса.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Поршневая машина (1), содержащая по меньшей мере один первый поршень (3) и по меньшей мере один первый корпус (2), при этом указанный по меньшей мере один первый корпус (2) окружает указанный по меньшей мере один первый поршень (3) полностью или по меньшей мере частично, и указанный по меньшей мере один первый поршень (3) установлен с магнитной опорой подвижно в указанном по меньшей мере одном первом корпусе (2) с помощью по меньшей мере одного устройства (7) для магнитной опоры указанного по меньшей мере одного первого поршня (3), отличающаяся тем, что по меньшей мере одно устройство (7) для магнитной опоры указанного по меньшей мере одного первого поршня (3) расположено неподвижно относительно указанного по меньшей мере одного первого корпуса (2), при этом между указанным по меньшей мере одним первым поршнем (3) и указанным по меньшей мере одним первым корпусом (2) существует зазор, величина которого регулируется посредством деформации указанного по меньшей мере одного первого поршня (3) и/или посредством деформации указанного по меньшей мере одного первого корпуса (2), при этом, в частности, деформацию или деформации вызывают за счет воздействия магнитного поля.

2. Поршневая машина (1) по п.1, отличающаяся тем, что по меньшей мере одно устройство (7) для магнитной опоры указанного по меньшей мере одного первого поршня имеет по меньшей мере одну расположенную неподвижно относительно указанного по меньшей мере одного первого корпуса (2) электромагнитную катушку.

3. Поршневая машина (1) по любому из пп.1 или 2, отличающаяся тем, что по меньшей мере одно устройство (7) для магнитной опоры указанного по меньшей мере одного первого поршня (3) имеет два места (5а, 5b) для опоры с тремя точками (6a-6f) опоры в каждом месте.

4. Поршневая машина (1) по п.1, отличающаяся тем, что по меньшей мере один первый поршень (3) имеет по меньшей мере одну магнитную катушку.

5. Поршневая машина (1) по п.1, отличающаяся тем, что по меньшей мере один первый поршень (3) имеет по меньшей мере одно магнитное ярмо (4), в частности ярмо (4) из металлических листов и/или ярмо (4) из магнитомягких композитных материалов.

6. Поршневая машина (1) по п.1, отличающаяся тем, что по меньшей мере один первый поршень (3) механически соединен по меньшей мере с одной пружиной, в частности с системой пружин.

7. Поршневая машина (1) по п.1, отличающаяся тем, что по меньшей мере один первый поршень (3) является цилиндрическим круговым поршнем с круглой или эллиптической поверхностью основания, и по меньшей мере один первый корпус (2) является цилиндрическим корпусом с круглой или эллиптической поверхностью основания.

8. Поршневая машина (1) по п.1, отличающаяся тем, что по меньшей мере один первый поршень (3) имеет по меньшей мере одно удлинение (22), которое имеет форму полого цилиндра, и что по меньшей мере один первый корпус (2) имеет выемку (23) для указанного по меньшей мере одного удлинения (22).

9. Поршневая машина (1) по п.1, отличающаяся тем, что поршневая машина (1) имеет электромагнитный линейный двигатель (15).

10. Поршневая машина (1) по п.9, отличающаяся тем, что электромагнитный линейный двигатель (15) имеет кольцевые катушки (16а-16е), которые расположены вдоль направления движения указанного по меньшей мере одного первого поршня (3).

11. Поршневая машина (1) по любому из пп.9 или 10, отличающаяся тем, что электромагнитный линейный двигатель (15) выполнен в виде реактивного электродвигателя, в виде синхронного электродвигателя с постоянными магнитами или в виде асинхронного электродвигателя.

12. Поршневая машина (1) по п.9, отличающаяся тем, что электромагнитный линейный двигатель (15) выполнен n-фазным, где n является положительным целым числом, и/или первичная обмотка электромагнитного линейного двигателя расположена вдоль прямой с повторением друг за другом m раз, где m является положительным целым числом.

13. Поршневая машина (1) по п.9, отличающаяся тем, что электромагнитный линейный двигатель (15) и по меньшей мере одно устройство (7) для магнитной опоры указанного по меньшей мере одного первого поршня (3) являются отдельными друг от друга устройствами.

14. Поршневая машина (1) по п.1, отличающаяся тем, что между указанным по меньшей мере одним первым поршнем (3) и указанным по меньшей мере одним первым корпусом (2) образована по меньшей мере одна первая камера (13), которая имеет по меньшей мере один впускной канал и по меньшей мере один выпускной канал и/или по меньшей мере один клапан.

15. Способ с применением поршневой машины (1) по любому из пп.1-14, отличающийся тем, что регулирование величины зазора, который существует между указанным по меньшей мере одним первым поршнем (3) и указанным по меньшей мере одним первым корпусом (2), осуществляют посредством деформации указанного по меньшей мере одного первого поршня (3) и/или посредством деформации указанного по меньшей мере одного первого корпуса (2), при этом, в частности, деформацию или деформации вызывают за счет воздействия магнитного поля.

16. Способ по п.15, отличающийся тем, что ряд прорезей по меньшей мере в одном первом корпусе (2) вызывает уменьшение силы, которую применяют для регулирования величины зазора.

17. Способ по любому из пп.15 или 16, отличающийся тем, что в зазоре установлено уплотнение, в частности уплотнение, состоящее из PCTFE или тефлона, и что магнитная опора указанного по меньшей мере одного первого поршня (3) создает точно заданную силу давления на уплотнение.

18. Способ по п.15, отличающийся тем, что по меньшей мере один первый корпус охлаждают и/или нагревают.

www.freepatent.ru

ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ С ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ПРИВОДОМ

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано в автомобилестроении.                                      Технический результат заключается в преобразовании возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение коленчатого вала при помощи электромагнитного поля, создаваемого конденсаторной батареей, разряжаемой на индуктор.               Двигатель  включает поршень, цилиндр, коленчатый вал, коробку передач, трансмиссию и электромагнитную систему.                  Поршень выполнен из двух половин, верхней - в виде токопроводящей пластины и нижней - в виде постоянного магнита и установлен в цилиндр из немагнитного материала, помещенный в соленоид, соединенный с аккумуляторной батареей.                                    Индуктор установлен в верхней "мертвой точке" поршня  и соединен с конденсаторной батареей через повышающий трансформатор.                                                                                 Соленоид установлен в нижней "мертвой точке" поршня и соединен с аккумуляторной батареей.                                                          Коленчатый вал по обеим сторонам поршня снабжен инерционными маховиками, соединенными с одной стороны с генератором постоянного тока, а с другой стороны - с коробкой передач через электромагнитные порошковые муфты.

Двигатель работает следующим образом.

Для запуска двигателя автоматической системой управления 17 от аккумуляторной батареи 23 подаются переменные по знаку импульсы постоянного тока на соленоид 16.        В результате взаимодействия магнитных полей соленоида Фс и постоянного магнита Фм поршня 2 поршень многократно отталкивается от соленоида, совершая возвратно-поступательное движение, приводя во вращение коленчатый вал 4.                                                                                 Разгон двигателя (вала 4 и маховиков 6) осуществляется через коммутатор 11 путем подачи ряда импульсов на индуктор 15 в момент нахождения поршня 2 в верхней "мертвой точке". Внешнее поле индуктора  15 наводит в электропроводной пластине 18 поршня 2 индукционный ток Iи, В результате взаимодействия внешнего поля индуктора Фи с магнитным полем пластины Фп, последняя многократно отталкивается от индуктора 15, разгоняя двигатель до максимальных оборотов. Одновременно отключается соленоид 16.

Отбор мощности от коленчатого вала к коробке передач 12 осуществляется через электромагнитную порошковую муфту 13.

Автоматическая система управления 17 управляет зарядкой и разрядкой конденсаторной батареи и подзарядкой аккумуляторной батареи. После полного расхода мощности конденсаторной батареи транспортное средство вновь присоединяется к внешней сети 24. Стационарные двигатели могут подзаряжаться непрерывно от внешней сети 24 (например, электровозы). Генератор 7 служит для подзарядки аккумуляторной батареи 23 во время движения транспортного средства.

Для остановки или торможения двигателя в соленоид и индуктор подаются импульсы тока обратного знака, при этом поршень начинает втягиваться в соленоид и индуктор и замедляет свое движение или останавливается. 

Таким образом, кинетическая энергия поршня, сообщенная ему электромагнитным импульсом, преобразуется в кинетическую энергию маховиков, которая передается через вал и коробку передач на трансмиссию 5 и частично расходуется на подзарядку аккумуляторной батареи во время движения транспортного средства.                                                        

 Отказ от бензиновых двигателей внутреннего сгорания позволит значительно оздоровить экологическую обстановку в атмосфере мегаполисов и густонаселенных районов, а также резко сократить расходы на производство бензина.

 

 

Патент на изобретение http://www.profit0176.narod.ru/pat4.pdf

 

Тут рисунок и подробное описание http://www.profit0176.narod.ru/PDVPD.doc

 

Ищем инвесторов для реализации проекта. Сначала нужно будет сделать 20 кг действующий макет.

profit76.livejournal.com