BG110899A - An electric generator wit permanent magnets using a virtual air gap - Google Patents

An electric generator wit permanent magnets using a virtual air gap Download PDF

Info

Publication number
BG110899A
BG110899A BG10110899A BG11089911A BG110899A BG 110899 A BG110899 A BG 110899A BG 10110899 A BG10110899 A BG 10110899A BG 11089911 A BG11089911 A BG 11089911A BG 110899 A BG110899 A BG 110899A
Authority
BG
Bulgaria
Prior art keywords
magnetic
coils
core
magnets
windings
Prior art date
Application number
BG10110899A
Other languages
Bulgarian (bg)
Inventor
Иван ЖЕЛЯЗКОВ
Original Assignee
Иван ЖЕЛЯЗКОВ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Иван ЖЕЛЯЗКОВ filed Critical Иван ЖЕЛЯЗКОВ
Priority to BG10110899A priority Critical patent/BG110899A/en
Publication of BG110899A publication Critical patent/BG110899A/en

Links

Landscapes

  • Magnetic Treatment Devices (AREA)

Abstract

The electric generator with permanent magnets that uses a "virtual air gap" is used for production of electric energy, where a magnetic field of the magnet is commutated without the presence of movable parts. The permanent magnetic field of magnets (116 and 117) closes through loading coils (118 and 119), at what the connecting them magnetic core is saturated. The magnetic resistance of the core,exerted in this way from the core on the flux, may be presented by an equivalent air gap, proportional to the controlling current in coils (104, 107,120, 121, 122, and 125). The control electronic commutates the magnetic flux in such a way, that each loading coil, in each moment, is switched either to one of the permanent magnets, or to the other.

Description

ЕЛЕКТРОГЕНЕРАТОР С ПОСТОЯННИ МАГНИТИ,Permanent Magnetic Generator,

ИЗПОЛЗВАЩ „ВИРТУАЛЕН ВЪЗДУШЕНUSING 'VIRTUAL AIR

ПРОЦЕП”PROCEDURE ”

ОБЛАСТ НА ТЕХНИКАТАTECHNICAL FIELD

Изобретението се отнася за генериране на електрическа енергия, чрез създаване на зони на повишено магнитно съпротивление в магнитната верига на постоянен магнит и промяна на пътя на магнитното поле. Тази промяна на магнитната индукция във времето индуцира електрически ток в подходящо разположени товарни намотки.The invention relates to the generation of electricity by creating zones of increased magnetic resistance in the magnetic circuit of a permanent magnet and changing the path of the magnetic field. This change in magnetic induction over time induces electric current in suitably positioned load coils.

ПРЕДШЕСТВАЩО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХНИКАТАBACKGROUND OF THE INVENTION

Към момента съществуват неголям брой патенти за получаване на електрическа енергия от магнитното поле на постоянен магнит, като всички се основават на свойството на феромагнитните материали да се насищат при достигане на определена и индивидуална за всеки материал, стойност на магнитната индукция. Съпротивлението на всички магнитни полета преминаващи през тази наситена зона се повишава достига дори до нива съответстващи на еквивалентен по дължина въздушен процеп. Така външния магнитен поток (в случая от постоянния магнит) се пренасочва към алтернативни пътища с по-малко магнитно съпротивление. Тази промяна в посоката и интензитета на магнитното поле предизвикваCurrently, there are a small number of patents for generating electricity from a permanent magnet magnetic field, all based on the ability of the ferromagnetic materials to saturate at reaching a specific and individual value for each material, the value of the magnetic induction. The resistance of all magnetic fields passing through this saturated zone increases even to levels corresponding to an equivalent longitudinal gap. Thus, the external magnetic flux (in the case of the permanent magnet) is redirected to alternative paths with less magnetic resistance. This change in the direction and intensity of the magnetic field causes

Страница 1 • · • · * ·Page 1 • · • · * ·

индукция на електрически ток в изходни намотки според закона на Фарадей, без да има движещи части или промяна на магнитното поле на източника.induction of electric current in the output coils according to Faraday's law, without moving parts or changing the magnetic field of the source.

Една подобна конструкция е публикувана в патент на САЩ № 3368141. При този генератор комбинацията на магнитното поле на магнита и това на управляващите намотки създава необходимата магнитна индукция за производство на ток. По този начин през първия полупериод единия поток се увеличава, а другия се намалява. В следващия полупериод става ф обратното. Особеното на тази схема, е че работи по-скоро на принципа на сумиране и съответно изваждане на магнитните потоци, а не на принципа на насищане на магнитната сърцевина.One such construction was published in U.S. Patent No. 3368141. With this generator, the combination of the magnetic field of the magnet and that of the control coils creates the necessary magnetic induction to produce current. Thus, in the first half period, one stream increases and the other decreases. In the next half-period, u becomes the opposite. The peculiarity of this scheme is that it works rather on the principle of addition and subtraction of the magnetic fluxes rather than on the principle of saturation of the magnetic core.

В друг патент на САЩ № 4006401 се представя магнитен генератор на ток, който типично работи на принципа на насищане на магнитната сърцевина. При него се обособяват по две отделни пътеки от магнитно мек материал, към всеки полюс на постоянния магнит. Към всяка пътека е добавена електрически управляема бобина, която насища участък от нея, създавайки по този начин зона на високо магнитно • съпротивление. Прилагането на електрическо напрежение към тези управляващи бобини принуждава магнитното поле да преминава във всеки един полуцикъл през различни пътеки и така да променя посоката на индуцираното напрежение в изходната намотка.Another U.S. patent No. 4006401 discloses a magnetic current generator that typically operates on the principle of saturation of the magnetic core. It separates two separate paths of magnetically soft material at each pole of the permanent magnet. An electrically controlled coil is added to each path, which saturates a section of it, thus creating a zone of high magnetic resistance. The application of electrical voltage to these control coils forces the magnetic field to pass in each semi-cycle through different paths, thus changing the direction of the induced voltage in the output coil.

Напредъка в производството на съвременни магнитни материали и по специално на аморфни и нанокристални сплави, позволи да се намалят разходите на мощност при управлението и скоростта на превключване на магнитния поток.Advances in the production of modern magnetic materials, and in particular of amorphous and nanocrystalline alloys, have made it possible to reduce the power costs of controlling and switching the magnetic flux.

Страница 2Page 2

Тези материали се получават по метода на свръх бързото втвърдяване на стопилка от съответната сплав и получаване по този начин на стъкловидна ( аморфна ) структура. След подходяща термообработка на аморфните сплави се постига нанокристална структура с размер на кристалите от 2 - 40 nm, разделени помежду си от аморфна маса. От гледна точка на физиката всеки отделен кристал е един домеин. При промяна режима на термообработка могат да бъдат постигнати различни и много подходящи за повечето приложения свойства на материала като: нисък коерцитивен интензитет; ниска © магнитострикция на насищане и висока относителна магнитна проницаемост.These materials are obtained by the method of super-fast curing of the melt from the corresponding alloy and thus obtaining a vitreous (amorphous) structure. After proper heat treatment of the amorphous alloys, a nanocrystalline structure is obtained with crystalline sizes of 2 - 40 nm separated by an amorphous mass. In physics, each crystal is a single domain. By changing the heat treatment mode, different and very suitable material properties can be achieved for most applications, such as: low coercive intensity; low © saturation magnetostriction and high relative magnetic permeability.

Напредък беше постигнат и в разработването на материали за постоянни магнити, особено тези с включени редкоземни елементи, като необий, самарий и кобалт. В настояще време се произвеждат постоянни магнити от материал NdFeB с коерцитивен интензитет Нс надвишаващ 1 000 000 А/m, и остатъчна магнитна индукция Вг > 1.45 Т. Максимална енергия на магнитното поле ВНтах = 400 kJ/тЗ.Progress has also been made in the development of materials for permanent magnets, especially those with rare earth elements such as nebium, samarium and cobalt. Currently, permanent magnets of NdFeB material with a coercive intensity Hc exceeding 1 000 000 A / m are produced and residual magnetic induction Br> 1.45 T. The maximum energy of the magnetic field is BH max = 400 kJ / m 3.

Благодарение на тези нови материали в цитираните по© долу патенти се декларира постигането на по-голяма изходна мощност на устройствата в сравнение с входната.Thanks to these new materials, the patents cited below declare that the output power of the devices is greater than the input power.

В патент САЩ № 6362718 е описан електрически генератор, който използва свойството на инерционност на магнитните диполи. След подаване на силен и кратък електрически импулс на управляваща намотка разположена върху една от двете пътеки излизащи от постоянния магнит, диполите на феромагнитния материал се ориентират в посока съответстваща на приложено външно управляващоU.S. Patent No. 6,362,718 describes an electric generator that uses the inertia property of magnetic dipoles. After applying a strong and short electrical impulse to the control coil located on one of the two paths exiting the permanent magnet, the dipoles of the ferromagnetic material are oriented in the direction corresponding to the applied external control

Страница 3 напрежение и съответно противодействат на магнитното поле създавано от магнита. В следващия цикъл се подава същия такъв импулс и на другата бобина за да се блокира съответно другата магнитна пътека и пренасочи отново потока. Получената по този начин енергия на изхода на устройството надвишава тази подадена на входа няколкократно.Page 3 counteract the magnetic field created by the magnet. In the next cycle, the same impulse is applied to the other coil to block the other magnetic path and redirect the flow accordingly. The output energy thus obtained from the device exceeds that delivered to the input several times.

В патент САЩ № 20090096219 е представена една нова разработка на електрически генератор с постоянни магнити, в който магнитния поток се насочва в определената посока чрез насищане на съответната част от магнитната верига. Разликата между този патент и патент на САЩ № 4006401 е в това, че насищането на магнитната сърцевина става чрез подаване на управляващ магнитен поток в същата посока както и този на постоянния магнит. Тук авторите се позовават на публикация от Konrad и Brundy - “An Improved Method for Virtual Air Gap Length Computation”, представена в IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 41, № 10, October 2005. В тази статия се предлага техниката на насищане на суб-региони от основния магнитопровод намиращи се в непосредствена близост до управляващите намотки, и определяне ширината на тази зона в зависимост от приложения електрически ток.U.S. Patent No. 20090096219 discloses a new development of a permanent magnet electric generator in which the magnetic flux is directed in the specified direction by saturating the respective portion of the magnetic circuit. The difference between this patent and US patent No. 4006401 is that the saturation of the magnetic core is done by supplying a control magnetic flux in the same direction as that of the permanent magnet. Here, the authors cite a publication by Konrad and Brundy, "An Improved Method for Virtual Air Gap Length Computation," presented in IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 41, No. 10, October 2005. This article proposes the technique of saturating sub-regions of the core magnetic circuit adjacent to the control coils, and determining the width of this zone according to the electrical current applied.

ТЕХНИЧЕСКА СЪЩНОСТTECHNICAL NATURE

Това изобретение е насочено към методите и устройствата за производство на електрически ток чрез последователно и синхронизирано включване на две или повече намотки към два или повече постоянни магнита.This invention is directed to methods and devices for producing electric current by sequentially and synchronously connecting two or more windings to two or more permanent magnets.

Страница 4Page 4

Устройството представлява обемна конфигурация, чиято разгъвка се състои от последователно редуващи се магнити и товарни бобини, като постоянните магнити в съседство се разполагат с различните си полюси в една посока. Управляващите намотки се разполагат в сърцевината на дисковете от магнитно мек материал, затварящи конструкцията.The device is a volumetric configuration whose unfolding consists of successively alternating magnets and load coils, with the permanent magnets adjacent to each other having different poles in one direction. The control coils are located in the core of the disks of magnetically soft material that closes the structure.

От всеки магнит могат да се определят две основни магнитни вериги, които се разделят наляво и надясно от Ф полюсите му и се затварят в разноименните полюси на съседния магнит. При това си движение магнитния поток преминава покрай всяка от четирите двойки управляващи магнитни комутатори (магнитен ключ) и незначителна част от него се затваря през товарната намотка. Всеки магнитен ключ може да се състои от една или повече бобини, чиито намотки преминават през сърцевината на магнитопровода. За предпочитане е намотките да преминават перпендикулярно на плоскостта на листовете магнитно мек материал, съставящи магнитопровода, с цел избягване на трансформаторния ефект и натрупването на въздушен слой между отделните листове.From each magnet, two main magnetic circuits can be identified, which are separated left and right by its F poles and closed in the poles of the adjacent magnet. In doing so, the magnetic flux passes along each of the four pairs of control magnetic switches (magnetic key) and a small part of it is closed through the load coil. Each magnetic key may consist of one or more coils whose windings pass through the core of the magnetic circuit. Preferably, the windings extend perpendicularly to the plane of the sheets of magnetically soft material constituting the magnetic circuit, in order to avoid the transformer effect and the accumulation of air layer between the individual sheets.

• В първия полупериод управляващата електронна схема подава напрежение едновременно на бобини 120, 107 и срещуположните на тях 122 и 124, като по този начин се насища частта от магнитопровода намиращ се в непосредствена близост до тях. Магнитната верига свързваща двата магнита се разкъсва и потока условно излизащ от северния полюс на постоянен магнит 117 се затваря през товарната бобина 119 до южния полюс на същия магнит.• In the first half-cycle, the control electronic circuit simultaneously supplies voltage to the coils 120, 107 and the opposite ones 122 and 124, thereby saturating the part of the magnetic circuit adjacent to them. The magnetic circuit connecting the two magnets is broken and the flow conditionally exiting the north pole of the permanent magnet 117 is closed through the load coil 119 to the south pole of the same magnet.

Страница 5 ··»· • · · · · 9 9· · ····♦· ·· • ······ ·· ·· • · · · · · ·· ···· ·· ·· ·· ······Page 5 · · · · · · · 9 9 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·· ······

Аналогично е за магнитната верига на постоянен магнит 116, който затваря своя поток през товарна бобина 118.It is analogous to the permanent magnet magnetic circuit 116 which closes its flow through the load coil 118.

Във втория полупериод управляващата електроника активира бобините 104, 121 и срещуположните на тях 123 и 124, като магнитната верига на постоянен магнит 117 вече се затваря през товарна намотка 118, а тази на постоянен магнит 116 - през товарна намотка 119. Посоката на индуцираното напрежение в двете товарни бобини вече е противоположно по поляритет на това индуцирано през първия полупериод.In the second half-cycle, the control electronics activates the coils 104, 121 and the opposite ones 123 and 124, with the permanent magnet magnet circuit 117 already closing through the load coil 118 and the permanent magnet 116 through the load coil 119. The direction of the induced voltage in the two load coils are already opposite in polarity to that induced in the first half.

О Материала от който се изработват магнитните ключове е за предпочитане да бъде нанокристален или аморфен феромагнитен със значително правоъгълна ВН хистерезисна крива. Работната точка на магнитните ключове се избира близо до коляното на хистерезисната крива на материала.О The material from which magnetic keys are made is preferably nanocrystalline or amorphous ferromagnetic with a substantially rectangular BH hysteresis curve. The operating point of the magnetic switches is selected near the knee of the hysteresis curve of the material.

Предимствата на предложеното изобретение са: нова схема на комутация на магнитните потоци; по-висока енергийна плътност на единица обем; конструктивната схема се придържа към максимално използване на материали и детайли с усвоено масово производство.The advantages of the present invention are: a new circuit of switching magnetic fluxes; higher energy density per unit volume; the design scheme adheres to the maximum use of mass-produced materials and parts.

ОПИСАНИЕ НА ПРИЛОЖЕНИТЕ ФИГУРИDESCRIPTION OF THE FIGURES Attached

ФИГ. 1, Компютърна симулация на насищане на магнитопровод и разпределение на магнитните силови линии. Онагледяване получаването на ефекта на виртуален въздушен процеп.FIG. 1, Computer simulation of saturation of a magnetic circuit and distribution of magnetic force lines. Visualization of the virtual air gap effect.

Страница 6 • ····· · ·· • · · · · · ···· ·· ·· ··Page 6 • · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·

ФИГ. 1а, Без подадено управляващо напрежение на магнитните ключове. Разпределението на магнитния поток е приблизително 50:50 в двете посоки към съседния магнит.FIG. 1a, No magnetic switch control voltage applied. The distribution of the magnetic flux is approximately 50:50 in both directions to the adjacent magnet.

ФИГ. 16, Подаване на управляващо напрежение на магнитен ключ 106 ( бобини 104 и 105 ). Разпределението на магнитния поток е в съотношение 66:33 при сила на тока 1А.FIG. 16, Magnetic switch control voltage 106 (coils 104 and 105). The magnetic flux distribution is 66:33 at a current of 1A.

ФИГ. 1 в, Подаване на управляващ ток 5А върху магнитен ключ 106. Разпределението на магнитните силови линии е 90:10.FIG. 1c, Control current supply 5A to magnetic switch 106. The distribution of magnetic power lines is 90:10.

ФИГ. 2, Разгъвка и двумерно представяне на обемната конфигурация на апарата.FIG. 2, Expanding and two-dimensional representation of the volumetric configuration of the apparatus.

ФИГ. За, показва самия процес на работа на устройството. Цикъл първиFIG. Yes, shows the actual operation of the device. Cycle one

ФИГ. 36, показва втория цикъл от работата на устройството.FIG. 36 shows the second cycle of operation of the device.

ФИГ. 4, Блокова схема на електрониката управляваща процеса на комутация.FIG. 4, Block diagram of the electronics controlling the switching process.

ФИГ. 5, З-D обемен изглед на устройството във вариант на изпълнение 2 постоянни магнита и 2 изходни намотки.FIG. 5, 3-D volumetric view of the device in embodiment 2 permanent magnets and 2 output windings.

ФИГ. 6, Поглед отгоре и частичен разрез на апарата.FIG. 6, Top view and partial section of the apparatus.

ФИГ. 7, Изглед на устройството във вариант на изпълнение 4 постоянни магнита и 4 изходни намотки.FIG. 7, View of the device in embodiment 4 permanent magnets and 4 output windings.

ПРИМЕРИ ЗА ИЗПЪЛНЕНИЕEXAMPLES FOR IMPLEMENTATION

Страница 7 • « ♦ * · * · • ·· • ·· • ·· • · · ·Page 7 • ♦ · · * • • · · · · ·

В статията си Konrad и Brundy - “An Improved Method for Virtual Air Gap Length Computation”, публикувана в IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 41, № 10, October 2005, представят един нов метод за управление на магнитните потоци. Той се основава на насищане на близката зона до проводник по който тече ток. Тази зона на насищане е пропорционална на подадения ток, броя на намотките на бобината и магнитните характеристики на магнитопровода.In their article Konrad and Brundy - An Improved Method for Virtual Air Gap Length Computation, published in IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 41, No. 10, October 2005, present a new method for controlling magnetic fluxes. It is based on the saturation of the near area to a current-carrying conductor. This saturation zone is proportional to the current supplied, the number of coils of the coil and the magnetic characteristics of the magnetic core.

~ Както се вижда от ФИГ. 1, на компютърната симулация на насищане на магнитопровода, магнитните силови линии, излизащи от северния полюс на постоянния магнит 101, се разделят наляво и надясно през двете магнитни вериги 102 и 103 обратно пропорционално на тяхното магнитно съпротивление. Бобини 104 и 105 формират магнитен ключ 106, а бобини 107 и 108 - магнитен ключ 109. В случай че на магнитните ключове не е подадено управляващо напрежение както се вижда от ФИГ. 1а, - разпределението на магнитния поток е приблизително 50:50 в двете посоки към съседния магнит.~ As can be seen from FIG. 1, in a computer simulation of a saturation of the magnetic circuit, the magnetic force lines exiting the north pole of the permanent magnet 101 are separated left and right through the two magnetic circuits 102 and 103 inversely proportional to their magnetic resistance. Coils 104 and 105 form a magnetic key 106, and coils 107 and 108 a magnetic key 109. In the event that no control voltage is applied to the magnetic keys as shown in FIG. 1a, - the distribution of the magnetic flux is approximately 50:50 in both directions to the adjacent magnet.

• При подаване на управляващо напрежение на магнитен ключ 106 ( бобини 104 и 105 ) ФИГ. 16. Разпределението на магнитния поток е в съотношение 66:33 при сила на тока 1А. А при подаване на управляващ ток 5А върху магнитен ключ 106, ФИГ. 1в - разпределението на магнитните силови линии е 90:10. Симулацията на процеса е извършена с помощта на изчисления по метода на крайните елементи и софтуерен продукт „Opera”.• When applying a control voltage to magnetic switch 106 (coils 104 and 105) FIG. 16. The magnetic flux distribution is 66:33 at a current of 1A. And when applying a control current 5A to magnetic key 106, FIG. 1c - the distribution of magnetic force lines is 90:10. The process simulation was performed using the finite element method and the Opera software product.

Страница 8 ······ · · • 4 · 4 4 е · 4 4 · 4 • · · 4 · 4 4 · ···· ·· ·· ·· ·4· ···Page 8 ······ · · • 4 · 4 4 e · 4 4 · 4 • · · 4 · 4 4 · · · · · · · · · · · 4 · ···

Както може да се види от двумерното представяне на апарата на ФИГ. 2, устройството му се състои от два или повече постоянни магнита 116 и 117, като всеки от тях може да бъде съставен от набор по-малки по размер магнити. Успоредно на тях и между всеки два магнита, по дължината на обвиващата окръжност се разполагат товарните (изходни) намотки 118 и 119 техния брой съответства на броя на магнитите (при повече магнити). Бобините съответно са разположени върху сърцевини 126 и 127 изработени от феромагнитен материал. Полюсите на постоянните магнити и ® сърцевините на бобините са свързани помежду си посредством магнитни ключове 106, 109, 110 и 111 от едната си страна и разположените срещу тях 112, 113, 114 и 115. Съседните магнити се разполагат с различните си полюси в една посока.As can be seen from the two-dimensional representation of the apparatus in FIG. 2, its device consists of two or more permanent magnets 116 and 117, each of which may be composed of a set of smaller-sized magnets. In parallel to them and between each of the two magnets, the load (output) windings 118 and 119 are arranged along the envelope, corresponding to the number of magnets (with more magnets). The coils are respectively located on cores 126 and 127 made of ferromagnetic material. The poles of the permanent magnets and the ® cores of the coils are connected to each other by magnetic switches 106, 109, 110 and 111 on one side and arranged opposite to them 112, 113, 114 and 115. The adjacent magnets have different poles in one direction. .

Намотките на магнитните ключове се поставят в сърцевината на магнитопровода и представляват една или повече бобини състоящи се от по няколко намотки меден проводник. Самите намотки се поставят в отвори пробити напречно на плоскостта на листовете магнитно мек материал. По този начин се избягва трансформаторния ефект между ф управляващите и изходната намотки, който съществува в US патент № 20090096219. От друга страна липсва въздушния слой между отделните листове нанокристална магнитна сплав (който е около 20 % от дебелината на пакета) и насищането става по - лесно.The windings of the magnetic switches are placed in the core of the magnetic circuit and are one or more coils consisting of several windings of copper conductor. The coils themselves are inserted into openings drilled transversely to the plane of the sheets of magnetically soft material. This avoids the transformer effect between the control and output coils existing in U.S. Patent No. 20090096219. On the other hand, the air layer between the individual nanocrystalline magnetic alloy sheets (which is about 20% of the thickness of the package) is missing and saturation is increased. easy.

За предпочитане е материала за изработване на магнитните ключове да бъде с високо правоъгълна хистерезисна крива (еквивалентен на Finemet FT-3H на “Hitachi Metal”). Като пример: Индукция на насищане - Bsat = 1.2 Т,It is preferable that the material for making the magnetic keys be of a high rectangular hysteresis curve (equivalent to Hitachi Metal's Finemet FT-3H). As an example: Saturation induction - Bsat = 1.2 T,

Страница 9 • · · ·Page 9 • · · ·

Остатъчна намагнитеност - Вг > 1.0 Т, Коефициент на правоъгълност на ВН хистерезисната крива > 0,85.Residual magnetization - Br> 1.0 T, Rectangular coefficient of the BH hysteresis curve> 0.85.

Като материал за изработване на постоянните магнити е удачно да се използва съвременните Неодим-Бор или Самарий-Кобалт материали. Те се характеризират с остатъчна намагнитеност достигаща до Вг = 1.45 Т и коерцитивен интензитет Нс > 1 000 000 А/т.As a material for making permanent magnets it is appropriate to use modern Neodymium-Boron or Samarium-Cobalt materials. They are characterized by a residual magnetization reaching Br = 1.45 T and a coercive intensity Hc> 1 000 000 A / m.

На ФИГ. 3 може да се види процеса на работа на апарата. В началния момент преди подаване на управляващо © напрежение, магнитния поток излизащ от северния полюс на постоянен магнит 117 се разделя през отворените в този момент магнитни ключове 110 и 106 на ляво и магнитни ключове 109 и 111 на дясно, до южния полюс на постоянен магнит 116. И същия магнитен поток се затваря от северния полюс на 116 през магнитни ключове 115 и 114 на ляво и 112 и 113 на дясно до южния полюс на 117.In FIG. 3 the process of operation of the apparatus can be seen. At the initial moment before the control voltage is applied, the magnetic flux exiting the north pole of the permanent magnet 117 is split through the open magnetic keys 110 and 106 to the left at that moment and the magnetic keys 109 and 111 to the right, to the south pole of the permanent magnet 116 The same magnetic flux is closed from the north pole of 116 through magnetic switches 115 and 114 on the left and 112 and 113 on the right to the south pole of 117.

Чрез електроника с крайно стъпало състоящо се от силови транзистори, по време на първия полупериод се подава ток на управляващи бобини 120, 107, 122 и 124 на ФИГ. За. По този ф начин се насища сърцевината на магнитни ключове 109, 110,Through electronics with a final stage consisting of power transistors, current is supplied to the control coils 120, 107, 122 and 124 of FIG. For. In this way, the core of magnetic keys 109, 110 is saturated,

112 и 114 и индукцията в тях оказва съпротивление на всички магнитни потоци преминаващи през тези сърцевини. По тази причина магнитния поток излизащ от северния полюс на постоянен магнит 117 се насочва в посока на неактивирания в момента ключ 106, през ненаситената сърцевина 126 на товарна намотка 119, през отворения магнитен ключ 113 и се затваря в южния полюс на 117. Аналогично става и движението на магнитния поток от северния полюс на постоянен магнит 116, през ненаситената сърцевина на магнитен ключ 115,112 and 114 and the induction in them resists all magnetic fluxes passing through these cores. Therefore, the magnetic flux exiting the north pole of a permanent magnet 117 is directed in the direction of the currently unlocked key 106, through the unsaturated core 126 of the load coil 119, through the open magnetic key 113 and closes in the south pole 117. Similarly, the movement of the magnetic flux from the north pole of permanent magnet 116 through the unsaturated core of magnetic key 115,

Страница 10 • · магнитопровода 127 на товарната намотка 118, отворен магнитен ключ 111 до южния полюс на 116.Page 10 • · The magnetic circuit 127 of the load coil 118, open magnetic switch 111 to the south pole at 116.

На ФИГ. 36, се показва втория цикъл от работата на устройството. Отново управляващата електроника подава напрежение на отворените през първия цикъл магнитни ключове 106, 111, 113 и 115 чрез техните намотки 104, 121, 123 и 125. Техните сърцевини се насищат и оказват съпротивление на преминаващите до този момент през тях магнитни потоци. Едновременно с това електрониката синхронно изключва подаването на ток на управляващи бобини 120, 107, 122 и 124. По този начин магнитния поток на постоянен магнит 116 излизайки от северния си полюс се „измества” по посока на отворения магнитен ключ 112, сърцевината 126 на товарна бобина 119, магнитен ключ 110 до южния полюс на 116. При това си движение магнитния поток индуцира електродвижещо напрежение в намотка 119 обратно по поляритет на това индуцирано през първия период. Тази промяна на посоката на индуцираното напрежение е достатъчна по закона на Фарадей за получаване на електрически ток. По същия начин магнитния поток на 117 преминавайки през ключове 109, 114 и сърцевина 127 индуцира и електродвижещо напрежение, но вече с обратен поляритет в товарна бобина 118.In FIG. 36, the second cycle of the device operation is displayed. Again, the control electronics supply voltage to the magnetic switches 106, 111, 113 and 115 open during the first cycle through their windings 104, 121, 123 and 125. Their cores are saturated and resist magnetic fluxes passing through them so far. At the same time, the electronics synchronously disconnects the supply of current to the control coils 120, 107, 122 and 124. Thus, the magnetic flux of the permanent magnet 116 exits from its north pole in the direction of the open magnetic key 112, the core 126 of the load coil 119, magnetic key 110 to the south pole of 116. In doing so, the motion of the magnetic flux induces an electromotive voltage in the coil 119 backwards by the polarity of that induced during the first period. This change in the direction of the induced voltage is sufficient under Faraday's law to produce electric current. Similarly, the magnetic flux of 117 passing through switches 109, 114 and the core 127 induces electromotive voltage, but already with reverse polarity in the load coil 118.

На ФИГ. 4 може да се види блоковата схема на управляващата електроника. Импулсите за включване и изключване на магнитните ключове се подават от тактов генератор 151 на двата ограничителя на ток 152 и 153. Тяхната цел е да подържат оптималния работен ток през управляващите бобини 104, 107, 120, 121, 122, 123, 124 и 125. Като токов ключ 154 и 155 може да се използват мощни полеви транзистори, заIn FIG. 4 is a block diagram of the control electronics. The pulses for switching on and off the magnetic switches are supplied by a clock generator 151 of the two current limiters 152 and 153. Their purpose is to maintain the optimum operating current through the control coils 104, 107, 120, 121, 122, 123, 124 and 125. Power switches can be used as current switches 154 and 155 for

Страница 11 • ·«· • · · « • · © · · • · · · · · • · · · · · · «· • · · · · · ···· ·· ·· ··Page 11 • • • • • • • • • • © · · • · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·

предпочитане с ниско собствено съпротивление на прехода в отворено състояние. Съпротивленията 156 и 157 служат за определяне на преминаващия през намотките ток.preferably with low inherent resistance to the open state transition. The resistors 156 and 157 serve to determine the current flowing through the windings.

На ФИГ. 5 може да се види и предпочитаната от мен обемна конфигурация и изпълнение на апарата. Магнитните ключове 110, 106, 109 и 111 се изпълняват в формата на част от тороида 128, а съответно ключове 112, 113, 114 и 115 - като част от тороида 129. Постоянните магнити 116и117се разполагат срещуположно един на друг спрямо оста образуваща цилиндъра и между тороиди 128 и 129. Двата магнита се ориентират с разноименните си полюси в една посока. Сърцевините 126 и 127 заедно със своите товарни намотки 119 и 118 се поставят между двата тороида 128 и 129, разместени на 90 ъглови градуса спрямо разположението на постоянните магнити 116 и 117. Управляващите бобини 104, 107, 120, 121, 122, 123, 124 и 125 се изработват като вложени проводници в радиално пробити отвори в двата тороида 128 и 129. Тяхното разположение трябва да бъде на 45 ъглови градуса от осите свързващи двата магнита 116 и 117 и двете товарни намотки 118 и 119. Дължината на постоянните магнити 116 и 117 и сърцевините 126 и 127 трябва да бъде еднаква. Всяка разлика е критична защото води до деформация на дисковете 128 и 129, а от там и влошаване на магнитните характеристики на материала на магнитните ключове.In FIG. 5 you can see the preferred volume configuration and implementation of the device. The magnetic keys 110, 106, 109 and 111 are executed in the form of part of the toroid 128, and respectively the keys 112, 113, 114 and 115 - as part of the toroid 129. The permanent magnets 116 and 117 are opposite to each other with respect to the axis forming the cylinder and between toroids 128 and 129. The two magnets are oriented with their poles of the same name in one direction. The cores 126 and 127, together with their load coils 119 and 118, are placed between the two toroids 128 and 129, spaced 90 angular degrees by the location of the permanent magnets 116 and 117. The control coils 104, 107, 120, 121, 122, 123, 124 and 125 are made as embedded conductors in radially drilled holes in the two toroids 128 and 129. Their location should be at 45 angular degrees from the axes connecting the two magnets 116 and 117 and the two load windings 118 and 119. The length of the permanent magnets 116 and 117 and the cores 126 and 127 should be the same. Any difference is critical because it causes deformation of the disks 128 and 129, and hence the deterioration of the magnetic characteristics of the material of the magnetic keys.

Работната магнитна индукция в материала на конструкцията се избира според правилата за конструиране на магнитни усилватели. Тоест тя трябва да бъде около коляното на хистерезисната крива на материала, и в никакъв случай да не надхвърля индукцията на насищане.The working magnetic induction in the material of the structure is chosen according to the rules for designing magnetic amplifiers. That is, it must be around the knee of the hysteresis curve of the material, and in no case exceed the induction of saturation.

Страница 12Page 12

W · · · *·-· · • · · · · ·· ······ «9 • · · · · · · ·· 9· • ·«#·· «ft ···· ·· ·· 99 ···99*W · · · * · - · · • · · · · · · · · · · · · · 9 · · · · · · · · 9 · • · “# ··“ ft ···· ·· · · 99 ··· 99 *

Ha ФИГ. 6 може да се види поглед отгоре и частичен разрез на устройството, като тук е добавена във вид на блок, силовата управляваща електроника 130. Характерно за работата на устройството, е че се включват срещуположно разположените намотки, двойката 107 и 124 едновременно с 120 и 122. При това сърцевина 126 на товарна намотка 119 затваря през себе си магнитния поток на магнита 117. А в следващия полупериод се включват другите срещуположно разположени бобини, двойките 104 и 123 едновременно с 121 и 125. В този случай сърцевината 126 на товарната намотка 119 затваря през себе си магнитния поток на магнита 116. Или нагледно може да се разглежда като „включване” на една товарна намотка ту към единия магнит, ту към другия.Ha FIG. 6, a top plan view and a partial section of the device can be seen, here added as a block, the power control electronics 130. Characteristic of the operation of the device is that the opposite coils 107 and 124 are engaged simultaneously with 120 and 122 In this case, the core 126 of the load coil 119 closes through itself the magnetic flux of the magnet 117. And in the next half-time, the other coils opposite to each other, pairs 104 and 123, simultaneously with 121 and 125 are included. In this case, the core 126 of the load coil 119 closes through was its magnetic flux of magnet 116. Or it could be seen as "plugging" one load coil into one magnet or into the other.

Както вече споменах, апарата може да бъде изпълнен във вариант повече от 2 постоянни магнита и 2 бобини. Пример за такава конструкция може да се види на ФИГ. 7. Показаното решение е 4 + 4 и може да се използва при необходимост от по-мощна и компактна конструкция. И тук се запазва основния принцип на действие - разполагане на съседните магнити 131, 134, 138 и 142 с разноименните си полюси в една посока. Комутацията на управляващите бобини става по описания по горе начин. По време на първия полупериод се включва управляващи бобини 133, 137, 141 и 145, а по време на втория полупериод - 135, 139, 143 и 147. И в тази конструкция товарните намотки 131,136,140 и 144 отново може да се разглеждат като „включени” ту към единия магнит, ту към другия. В този случай дисковете 132 поради по-големите си размери могат да се изработят от отделни сектори.As I mentioned earlier, the unit can be fitted with more than 2 permanent magnets and 2 coils. An example of such a construction can be seen in FIG. 7. The solution shown is 4 + 4 and can be used when needed for a more powerful and compact construction. Here, too, the basic principle of action remains - the positioning of the adjacent magnets 131, 134, 138 and 142 with their different poles in one direction. The switching of the control coils is as described above. Control coils 133, 137, 141 and 145 are engaged during the first half period and 135, 139, 143 and 147. During the second half, load coils 131,136,140 and 144 can again be considered as "included". to one magnet, to the other. In this case, the disks 132, due to their larger size, can be made by individual sectors.

Страница 13 • · • ······ ·· · · • · · · * « · · ···· ·· ·· ·· «·· ···Page 13 • · • ······ ·· · · · · · * * · · · · · · · · · · · · · · · · · ·

ПРИЛОЖЕНИЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТОSUMMARY OF THE INVENTION

Това изобретение може да се използва когато или където е необходимо електрическо захранване. При правилно подбрана работна точка на магнитната индукция, енергията вложена в управлението е многократно по-малка от получената на изходната намотка. Основното му приложение е в моторните превозни средства, като заместител на акумулаторните батерии при изграждане на хибридни и електромобили. ВThis invention can be used when or where electrical power is required. When the magnetic induction setpoint is correctly selected, the energy input to the control is many times less than that received at the output coil. Its main application is in motor vehicles, as a replacement for batteries in the construction of hybrid and electric vehicles. IN

Ф горивните инсталации използващи невъзобновяеми енергийни източници. И много други.Combustion installations using non-renewable energy sources. And many others.

Claims (6)

ПРЕТЕНЦИИ 1. Електрогенератор с постоянни магнити използващ виртуален въздушен процеп включващ постоянни магнити, магнитни сърцевини и електрически намотки се характеризира с това, че се състои от 2, 4, 6 и т.н. броя магнити (116), (117), всеки разположен спрямо предходния със срещуположния си полюс в една посока, за генериране на постоянен магнитен поток;1. A permanent magnet generator using a virtual air gap comprising permanent magnets, magnetic cores and electrical windings, characterized in that it consists of 2, 4, 6, etc. the number of magnets (116), (117) each disposed relative to the previous one with its opposite pole in one direction to generate a constant magnetic flux; © също толкова на брой магнитни сърцевини (126), (127) с навити върху тях изходни намотки (118), (119), които се разполагат между всеки два магнита и служат за затваряне на магнитния поток през себе си; 8, 16, 24 и т.н. броя феромагнитни участъци (106), (109), (111), (110), (112), (113), (114), (115) с вградена в сърцевината си намотка от електрически проводник, свързващи всеки полюс на постоянния магнит с намиращата се до него изходна намотка и изпълняващи ролята на магнитни ключове за потока преминаващ през тях.© the same number of magnetic cores (126), (127) with winding output windings (118), (119) wound thereon, located between each of the two magnets and used to close the magnetic flux through themselves; 8, 16, 24, etc. the number of ferromagnetic sections (106), (109), (111), (110), (112), (113), (114), (115) with an electrical conductor integrated into its core, connecting each pole of the permanent magnet with the output coil adjacent to it and acting as magnetic switches for the flow passing through them. ©© 2. Електрогенератора по т.1 от претенциите се характеризира стова, че силнотоков контролер (130) включва синхронно и едновременно управляващи бобини (120), (122), (107) и (124) по време на първия цикъл и управляващи бобини (104), (123), (121) и (125) - по време на втория цикъл.2. The generator according to claim 1, characterized in that the high-current controller (130) includes synchronous and simultaneously controlling coils (120), (122), (107) and (124) during the first cycle and control coils (104 ), (123), (121) and (125) - during the second cycle. 3. Електрогенератора според т. 1 и 2 от претенциите, се характеризира с това, че подавайки напрежение на3. The generator set according to items 1 and 2 of the claims, characterized in that the supply voltage of Страница 15 • · · · • ······ ·· · · • · · · · · · · ···· ·· ·· ·· ··· ··· управляващите бобини насища магнитопровода около тях и принуждава постоянния магнитен поток да се затваря през сърцевината на изходната намотка.Page 15 • The coils controlling the coils saturate the magnetic circuit around them and force the permanent coil. close the magnetic flux through the core of the output coil. 4. Електрогенератора според т. 1, 2 и 3 от претенциите се характеризира с това, че произвежда променливо електродвижещо напрежение върху изходните (товарни) намотки като затваря през тяхната сърцевина магнитния поток първо на единия магнит, а по време на следващия цикъл - и на другия магнит.4. The generator set according to items 1, 2 and 3 of the claims, characterized in that it produces alternating electromotive voltage on the output (load) windings by closing through their core the magnetic flux of one magnet first, and during the next cycle the other magnet. 5. Електрогенератора с постоянни магнити по т. 1 от претенциите се характеризира с това, че неговите магнитни ключове се изработват от нанокристален магнитномек феромагнитен материал притежаващ значително правоъгълна ВН хистерезисна крива.5. The permanent magnet generator according to item 1 of the claims, characterized in that its magnetic switches are made of nanocrystalline magnetic soft ferromagnetic material having a substantially rectangular BH hysteresis curve. 6. Електрогенератора по т. 1 и 5 от претенциите се характеризира с това, че се изработва от една или повече бобини, които сумарно образуват съответния магнитен ключ, като намотките им се влагат в отделни отвори, пробити перпендикулярно на плоскостта на листовете феромагнитен материал.6. The generator set according to items 1 and 5 of the claims, characterized in that it is made of one or more coils which summarize the respective magnetic key, their windings being inserted into separate holes drilled perpendicular to the plane of the sheets of ferromagnetic material.
BG10110899A 2011-03-29 2011-03-29 An electric generator wit permanent magnets using a virtual air gap BG110899A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BG10110899A BG110899A (en) 2011-03-29 2011-03-29 An electric generator wit permanent magnets using a virtual air gap

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BG10110899A BG110899A (en) 2011-03-29 2011-03-29 An electric generator wit permanent magnets using a virtual air gap

Publications (1)

Publication Number Publication Date
BG110899A true BG110899A (en) 2012-09-28

Family

ID=47326476

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BG10110899A BG110899A (en) 2011-03-29 2011-03-29 An electric generator wit permanent magnets using a virtual air gap

Country Status (1)

Country Link
BG (1) BG110899A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20090018914A (en) Electricity generating apparatus utilizing a single magnetic flux path
Abror Development of Magnetic Characteristics of Power Transformers
US20140091890A1 (en) Switching power supply
CN103765530A (en) Fault current limiter
Zhang et al. Analysis of magnetic circuit and leakage magnetic field of a saturated iron-core superconducting fault current limiter
Yuan et al. Performance investigation of a novel permanent magnet-biased fault-current limiter
Eladawy et al. A comparative investigation of presaturated core fault current limiters biased by DC current and permanent magnet
KR100749866B1 (en) Motionless electromagnetic generator
Wang et al. Research of post-assembly magnetization of large-power surface-mounted rare-earth permanent magnet machines with integrated magnetizing winding
Aguilar et al. Method for introducing bias magnetization in ungaped cores:“The Saturation-Gap”
BG110899A (en) An electric generator wit permanent magnets using a virtual air gap
US10629367B2 (en) Permanent magnet induction generator (PMIG)
Yatchev et al. Dynamic characteristics of a bistable linear actuator with moving permanent magnet
Salam Fundamentals of electrical machines
WO2019182470A1 (en) Static electric generator
Yuan et al. Development and analysis of bridge-type saturated-core fault current limiter
JPH11204353A (en) Static-magnet type generator
Yatchev et al. Characteristics of a bistable permanent magnet linear actuator with soft magnetic mover
Zou et al. Analysis and simulation of the PMFCL based on coupled field-circuit modeling methodology
Radulian et al. Numerical modelling of an electromagnetic actuator for vacuum contactors
US10547218B2 (en) Variable magnetic monopole field electro-magnet and inductor
Summers Accelerating muons to 2400 GeV/c with dogbones followed by interleaved fast ramping iron and fixed superconducting magnets
Janzen et al. Magnetic Battery Feasibility Study using Flux Switching Topology
Dirba et al. Parallel Path Magnet Motor: Development of the Theoretical Model and Analysis of Experimental Results
Achoui et al. Dynamic analysis of linear tubular step by step motors