Автoтрактoрный беcкoнтактный электрoгенератoр
Автoр: Литвиненкo Алекcандр Михайлoвич
Изoбретение oтнocитcя к oблаcти электрoтехники и каcаетcя ocoбеннocтей кoнcтруктивнoгo выпoлнения электричеcких машин, а именно - к беcконтактным cинхронным генераторам cо вcтроенным выпрямителем, преимущеcтвенно для автотракторной техники. Предлагаемый автотракторный беcконтактный электрогенератор, cодержащий ротор, а также cтатор c системой возбуждения и рабочей обмоткой, согласно изобретению, является частью распределительного механизма и размещен в верхней или нижней части головки блока указанного распределительного механизма. При этом ротор бесконтактного электрогенератора выполнен в виде зубчатого шкива привода клапанного механизма двигателя внутреннего сгорания, а зубцы указанного зубчатого шкива имеют возможность вхождения в магнитный контакт через воздушный зазор с магнитопроводами статора бесконтактного электрогенератора, на которых размещены рабочие катушки и которые соединены с другими магнитопроводами статора, на которых размещены катушки возбуждения. Использование данной конструкции позволяет отказаться от отдельного генератора, что снижает потребляемую мощность, и использовать в его качестве шкивы распредвала, что улучшает массогабаритные показатели и снижает нагрев, что увеличивает срок службы, то есть улучшает эксплуатационные характеристики.
Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к бесконтактным синхронным генераторам индукторного типа, работающим преимущественно на выпрямительную нагрузку, применяемым в генераторных установках автотракторной техники.
Газораспределительные (клапанные) механизмы двигателя внутреннего сгорания широко известны. В их числе определенным образом распространенным является механизм в виде распределительного вала с ротором, выполненным в виде зубчатого шкива [1, 2] и ремнем. Один из шкивов установлен на коленвале двигателя, другой [1], или другие [2] (в случае, например, наличия двух распредвалов) - на распредвалах. Шкивы в этом случае служат только для передачи механической мощности.
Известна генераторная установка, использующая в качестве ротора подвижные части - двигателя внутреннего сгорания, например, коленчатый вал, а именно его щеки [3].
Ее недостатком является наличие щеточного контакта, в частности колец, установленных на коленвалу, что приводит к увеличению его осевой длины.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемым результатам является бесконтактный синхронный генератор [4], содержащий статор с системой возбуждения и рабочей обмоткой.
Его недостатком является то, что требуется серьезное вмешательство в конструкцию коленвала, в частности исполнение щек в виде шихтованных сегментов.
Технический результат, заключающийся в минимальном вмешательстве в конструкцию двигателя, обеспечивается за счет того, что автотракторный бесконтактный электрогенератор, содержащий ротор, а также статор с системой возбуждения и рабочей обмоткой, согласно изобретению является частью распределительного механизма, при этом бесконтактный электрогенератор размещен в верхней или нижней части головки блока распределительного механизма, ротор бесконтактного электрогенератора выполнен в виде зубчатого шкива привода клапанного механизма двигателя внутреннего сгорания, при этом зубцы зубчатого шкива имеют возможность вхождения в магнитный контакт через воздушный зазор с магнитопроводами статора бесконтактного электрогенератора, на которых размещены рабочие катушки и которые соединены с другими магнитопроводами статора, на которых размещены катушки возбуждения.
На чертеже изображено заявляемое устройство, где на фиг.1 показано схематически расположение генератора на двигателе с двумя распределительными валами, на фиг.2 - то же, но для двигателя с одним распредвалом, при этом генератор расположен под шкивом распределительного вала, на фиг.3 более детально показана конструкция генератора для двигателя с двумя распредвалами, на фиг.4 - вид со стороны одного из зазоров данного генератора, на фиг.5 - разрез по середине. Что же касается генератора, приведенного на фиг.2, то он представляет собой фактически половину генератора, показанного на фиг.3, и поэтому на чертеже не показан.
Генератор является частью распределительного механизма, в состав которого входят ротор, выполненный в виде зубчатого шкива коленвала 1, зубчатый ремень 2, шкивы распределительного вала 3, натяжной ролик 4. Основная часть электрогенератора - статор установлен или в верхней части головки блока - фиг.1, или в ее нижней части - фиг.2. При таком расположении статора электрогенератора его ротор выполняется в виде зубчатого шкива привода клапанного механизма. Особенностью ротора, выполненного в виде зубчатого шкива 3 является наличие пазов 6 и зубцов 7, которые входят в магнитный контакт через воздушный зазор с магнитопроводами 8 генератора 5, эти магнитопроводы имеют соединение с вертикальными магнитопроводами 9 с катушками возбуждения 10, а на магнитопроводы 8, в частности, на средний, показанный на фиг.3, 4, надеты рабочие катушки 11. Генератор 5 закреплен на полке 12 с помощью немагнитной ленты 13, к концам которой приварены резьбовые стержни 14, на которые навернуты гайки 15.
Работа устройства. При работе двигателя шкивы 1 и 3 вращаются. При этом зубцы 7 входят в магнитный контакт с магнитопроводами 8, выполняющими роль зубцов статора. При размыкании магнитной цепи, т.е. при нахождении напротив магнитопроводов 8 пазов 6, магнитный поток, наведенный катушками возбуждения 10, пересекает витки рабочих катушек 11, наводя в них ток нагрузки. Управление данным генератором осуществляется от штатного регулятора напряжения. Единственное конструктивное изменение, вносимое в конструкцию двигателя, состоит в том, что для уменьшения потерь на вихревые токи шкивы 3 выполняются шихтованными.
Использование данной конструкции позволяет отказаться от отдельного генератора, что снижает потребляемую мощность, и использовать в качестве ротора шкивы распределительного вала, что улучшает массогабаритные показатели, а также снижает нагрев, увеличивает срок службы, то есть улучшает эксплуатационные характеристики при отсутствии контактных щеток.
Источники информации
1. Вершигора В.А., Игнатов А.П. и др. Переднеприводные автомобили ВАЗ. - М.: ОСААФ, 1989. - 335 с. ил., рис.26, с.56.
2. Воронцов А.Е. Газораспределительные механизмы 4-тактных двигателей. - Мото, 12, 2006, с.72-78.
3. Патент РФ 2027041 - Генераторная установка / Иванов В.Г. - опубл. 20.01.95, Бюл. 2.
4. Патент США 5.287.518 - Моторный коленвал с генератором переменного магнитного сопротивления - опубл. 15.02.1994.
