RU101595U1

RU101595U1 - LINEAR ELECTRIC GENERATOR

Info

Publication number: RU101595U1
Application number: RU2010132223/07U
Authority: RU
Inventors: Геннадий Фёдорович Афанасьев; Татьяна Владимировна Афанасьева
Priority date: 2010-07-30
Filing date: 2010-07-30
Publication date: 2011-01-20

Abstract

1. Линейный электрический генератор, содержащий корпус из магнитомягкого железа, первый каркас из немагнитного материала с расположенными на нем в ряд внешними кольцевыми индуктивными катушками, разделенными щечками, генерирующий магнитный сердечник с осью из диамагнетика и размещенными на ней как минимум двумя кольцевыми постоянными магнитами с зазором между ними, отличающийся тем, что кольцевые постоянные магниты имеют радиальную намагниченность и чередуются по направлению намагниченности, а ось генерирующего магнитного сердечника выполнена в виде тонкостенной трубы, внутри которой помещен второй каркас из немагнитного материала с расположенными на нем внутренними кольцевыми индуктивными катушками, разделенными щечками, который закреплен на ярме из магнитомягкого железа, торцы которого с помощью поперечных крепежных планок, проходящих через продольные пазы в стенках оси генерирующего магнитного сердечника, крепятся на торцевых крышках с обеих сторон корпуса. ! 2. Генератор по п.1, отличающийся тем, что число внешних кольцевых индуктивных катушек, установленных на первом каркасе, равно числу внутренних кольцевых индуктивных катушек, установленных на втором каркасе, причем внешние и внутренние кольцевые индуктивные катушки попарно расположены вдоль оси одна над другой, а число пар с внешними и внутренними кольцевыми индуктивными катушками равно числу кольцевых постоянных магнитов. ! 3. Генератор по п.1, отличающийся тем, что относительные размеры упомянутых составных элементов находятся в следующих пределах: высота каждого кольцевого постоянного магнита составляет (0,2÷0,4) от его диаметра; велич� 1. A linear electric generator comprising a casing of soft magnetic iron, the first frame of non-magnetic material with external ring induction coils arranged on it in a row separated by cheeks, generating a magnetic core with a diamagnet axis and at least two ring permanent magnets placed on it with a gap between them, characterized in that the ring permanent magnets have a radial magnetization and alternate in the direction of magnetization, and the axis of the magnetic core generating and it is made in the form of a thin-walled pipe, inside of which there is a second frame made of non-magnetic material with internal ring inductive coils located on it, separated by cheeks, which is mounted on a yoke of soft magnetic iron, the ends of which are made using transverse mounting strips passing through longitudinal grooves in the axis walls generating magnetic core, mounted on end caps on both sides of the housing. ! 2. The generator according to claim 1, characterized in that the number of external ring inductive coils installed on the first frame is equal to the number of internal ring inductive coils installed on the second frame, the external and internal ring inductive coils being pairwise arranged along the axis one above the other, and the number of pairs with external and internal ring inductive coils is equal to the number of ring permanent magnets. ! 3. The generator according to claim 1, characterized in that the relative dimensions of the said constituent elements are in the following limits: the height of each annular permanent magnet is (0.2 ÷ 0.4) of its diameter; value�

Description

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована для преобразования энергии магнитного поля постоянных магнитов в электрическую энергию.The utility model relates to electrical engineering and can be used to convert the energy of the magnetic field of permanent magnets into electrical energy.

Известно устройство, работающее на основе преобразования энергии магнитного поля кольцевых постоянных магнитов содержащее, как и предлагаемое устройство, корпус и смонтированную в нем электромагнитную систему с одним или несколькими кольцевыми постоянными магнитами, каркас с одной или несколькими кольцевыми индуктивными катушками (см. Патент РФ на полезную модель №83373, опубликованный 27.05.2003, Бюл. №15) прототип.A device is known that operates on the basis of magnetic field energy conversion of ring permanent magnets, containing, like the proposed device, a housing and an electromagnetic system mounted therein with one or more ring permanent magnets, a frame with one or more ring inductive coils (see RF Patent for Useful model No. 83373, published May 27, 2003, Bull. No. 15) prototype.

Недостатком прототипа является то, что часть магнитного потока кольцевых постоянных магнитов, которая замыкается через их отверстия, не участвует в преобразовании энергии, что не позволяет получить потенциально возможный КПД.The disadvantage of the prototype is that part of the magnetic flux of ring permanent magnets, which closes through their holes, does not participate in energy conversion, which does not allow to obtain a potential efficiency.

Технический результат заключается в устранении указанного недостатка и повышения КПД за счет использования в преобразователе энергии той части магнитного потока, который замыкается через отверстия в кольцевых постоянных магнитах.The technical result consists in eliminating the indicated drawback and increasing the efficiency due to the use in the energy converter of that part of the magnetic flux that closes through holes in the ring permanent magnets.

Технический результат достигается тем, что линейный электрический генератор содержит корпус из магнитомягкого железа, первый каркас из немагнитного материала с расположенными на нем в ряд внешними кольцевыми индуктивными катушками, разделенными щечками, генерирующий магнитный сердечник с осью из диамагнетика и размещенными на ней, как минимум, двумя кольцевыми постоянными магнитами с зазором между ними. Кольцевые постоянные магниты имеют радиальную намагниченность и чередуются по направлению намагниченности, а ось генерирующего магнитного сердечника выполнена в виде тонкостенной трубы, внутри которой помещен второй каркас из немагнитного материала с расположенными на нем внутренними кольцевыми индуктивными катушками, разделенными щечками, который закреплен на ярме из магнитомягкого железа, торцы которого с помощью поперечных крепежных планок, проходящих через продольные пазы в стенках оси генерирующего магнитного сердечника, крепятся на торцевых крышках с обеих сторон корпуса. Число внешних кольцевых индуктивных катушек, установленных на первом каркасе, равно числу внутренних кольцевых индуктивных катушек, установленных на втором каркасе, причем, внешние и внутренние кольцевые индуктивные катушки попарно расположены вдоль оси одна над другой, а число пар с внешними и внутренними кольцевыми индуктивными катушками равно числу кольцевых постоянных магнитов. Относительные размеры упомянутых составных элементов находятся в следующих пределах: высота каждого кольцевого постоянного магнита составляет (0,2÷0,4) от его диаметра; величина зазора между кольцевыми постоянными магнитами, устанавливаемая упорными втулками из немагнитного материала, составляет (0,5÷1) от высоты кольцевого постоянного магнита; длина каждой из кольцевых индуктивных катушек равна сумме величины зазора между кольцевыми постоянными магнитами и их высоты; величина зазоров между внутренней поверхностью первого каркаса и внешней образующей кольцевых постоянных магнитов и между внутренней поверхностью оси генерирующего магнитного сердечника и внешней поверхностью второго каркаса должна быть минимальной и позволяющей свободное возвратно-поступательное перемещение генерирующего магнитного сердечника; внутренний диаметр корпуса должен быть больше внешнего диаметра кольцевых постоянных магнитов не более, чем на половину от зазора между кольцевыми и постоянными магнитами, а диаметр ярма должен быть меньше диаметра отверстия кольцевых постоянных магнитах не более, чем на половину величины зазора между кольцевыми магнитами.The technical result is achieved by the fact that the linear electric generator comprises a casing of soft magnetic iron, a first frame of non-magnetic material with external ring inductive coils located on it in a row, separated by cheeks, generating a magnetic core with a diamagnet axis and at least two annular permanent magnet with a gap between them. Permanent ring magnets have radial magnetization and alternate in the direction of magnetization, and the axis of the generating magnetic core is made in the form of a thin-walled tube, inside of which there is a second frame of non-magnetic material with internal ring inductive coils located on it, separated by cheeks, which is mounted on a yoke of soft magnetic iron , the ends of which with the help of transverse fastening strips passing through the longitudinal grooves in the walls of the axis of the generating magnetic core, pyatsya on the end caps on both sides of the body. The number of external ring inductive coils installed on the first frame is equal to the number of internal ring inductive coils mounted on the second frame, moreover, the external and internal ring inductive coils are paired along the axis one above the other, and the number of pairs with external and internal ring inductive coils is the number of ring permanent magnets. The relative dimensions of the mentioned constituent elements are in the following limits: the height of each annular permanent magnet is (0.2 ÷ 0.4) of its diameter; the gap between the ring permanent magnets set by the thrust bushings of non-magnetic material is (0.5 ÷ 1) of the height of the ring permanent magnet; the length of each of the ring inductive coils is equal to the sum of the gap between the ring permanent magnets and their height; the gaps between the inner surface of the first frame and the outer generatrix of the ring permanent magnets and between the inner surface of the axis of the generating magnetic core and the outer surface of the second frame should be minimal and allow free reciprocating movement of the generating magnetic core; the inner diameter of the housing should be no more than the outer diameter of the ring permanent magnets no more than half the gap between the ring and permanent magnets, and the yoke diameter should be less than the hole diameter of the ring permanent magnets no more than half the gap between the ring magnets.

Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых изображено: на фиг.1 - конструкция линейного электрического генератора; на фиг.2 - вид конструкции линейного электрического генератора с торца и в сечении А-А; на фиг.3 - вариант электрического соединения внешних и внутренних кольцевых индуктивных катушек; на фиг.4 - схематически показано визуализированные силовые магнитные линии замыкающихся магнитных потоков кольцевых постоянных магнитов с радиальной намагниченностью.The essence of the utility model is illustrated by graphic materials, which depict: figure 1 - design of a linear electric generator; figure 2 is a structural view of a linear electric generator from the end and in section aa; 3 - a variant electrical connection of internal and external annular induction coils; figure 4 - schematically shows the visualized magnetic lines of force of the closing magnetic flux of permanent ring magnets with radial magnetization.

Линейный электрический генератор (фиг.1) содержит корпус 1 из магнитомягкого железа, первый каркас 2 из немагнитного материала с расположенными на нем в ряд внешними кольцевыми индуктивными катушками 3, разделенными щечками 4, генерирующий магнитный сердечник с осью 5 из диамагнетика и размещенными на ней, как минимум, двумя кольцевыми постоянными магнитами 6 с зазором Δ между ними. Кольцевые постоянные магниты 6 имеют радиальную намагниченность и чередуются по направлению намагниченности, а ось 5 генерирующего магнитного сердечника выполнена в виде тонкостенной трубы, внутри которой помещен второй каркас 7 из немагнитного материала с расположенными на нем внутренними кольцевыми индуктивными катушками 8, разделенными щечками 4, который закреплен на ярме 9 из магнитомягкого железа, торцы которого с помощью поперечных крепежных планок 10, проходящих через продольные пазы в стенках оси 5 генерирующего магнитного сердечника, крепятся на торцевых крышках 11 с обеих сторон корпуса 4. Число внешних кольцевых индуктивных катушек 3, установленных на первом каркасе 2, равно числу внутренних кольцевых индуктивных катушек 8, установленных на втором каркасе 7, причем, внешние и внутренние кольцевые индуктивные катушки 3, 8 попарно расположены вдоль оси 5 одна над другой, а число пар с внешними и внутренними кольцевыми индуктивными катушками 3, 8 равно числу кольцевых постоянных магнитов 6. Относительные размеры упомянутых составных элементов находятся в следующих пределах: высота h каждого кольцевого постоянного магнита 6 составляет (0,2÷0,4) от его диаметра Д_М h=(0,2÷04)Д_М; величина зазора Δ между кольцевыми постоянными магнитами 6, устанавливаемая упорными втулками 12 из немагнитного материала, составляет (0,5÷1) от высоты h кольцевого постоянного магнита 6 Δ=(0,5÷1)h; длина l_k каждой из кольцевых индуктивных катушек равна сумме величины зазора Δ между кольцевыми постоянными магнитами 6 и их высоты h l_k=Δ+h; величина зазоров δ между внутренней поверхностью первого каркаса 2 и внешней образующей кольцевых постоянных магнитов и между внутренней поверхностью оси 5 генерирующего магнитного сердечника и внешней поверхностью второго каркаса 7 должна быть минимальной и позволяющей свободное возвратно-поступательное перемещение генерирующего магнитного сердечника; внутренний диаметр Д_К корпуса 1 должен быть больше внешнего диаметра Д_м (фиг.2) кольцевых постоянных магнитов 6 не более, чем на половину от зазора Δ между кольцевыми и постоянными магнитами (Д_к-Д_м)<0,5Δ, а диаметр d₀ ярма должен быть меньше диаметра d_M отверстия кольцевых постоянных магнитах 6 не более, чем на половину величины зазора Δ между кольцевыми постоянными магнитами 6, (d_M-d₀)<0.5Δ.The linear electric generator (Fig. 1) comprises a housing 1 of soft magnetic iron, a first frame 2 of non-magnetic material with external ring inductive coils 3 arranged on it in a row, separated by cheeks 4, generating a magnetic core with an axis 5 of a diamagnet and placed on it, at least two ring permanent magnets 6 with a gap Δ between them. The ring permanent magnets 6 have a radial magnetization and alternate in the direction of magnetization, and the axis 5 of the generating magnetic core is made in the form of a thin-walled tube, inside of which is placed a second frame 7 of non-magnetic material with internal ring inductive coils 8 located on it, separated by cheeks 4, which is fixed on the yoke 9 made of soft magnetic iron, the ends of which with the help of transverse mounting plates 10 passing through the longitudinal grooves in the walls of the axis 5 of the generating magnetic heart nicknames are mounted on the end caps 11 on both sides of the housing 4. The number of external ring inductive coils 3 installed on the first frame 2 is equal to the number of internal ring inductive coils 8 installed on the second frame 7, moreover, the outer and inner ring inductive coils 3, 8 are arranged in pairs along the 5 axis, one above the other, and the number of pairs with external and internal ring inductive coils 3, 8 is equal to the number of ring permanent magnets 6. The relative dimensions of the said constituent elements are in the following preceding elah: the height h of each annular permanent magnet 6 is (0.2 ÷ 0.4) of its diameter D _M h = (0.2 ÷ 04) D _M ; the gap Δ between the ring permanent magnets 6, set by the thrust bushings 12 of non-magnetic material, is (0.5 ÷ 1) of the height h of the ring permanent magnet 6 Δ = (0.5 ÷ 1) h; the length l _{k of} each of the ring inductive coils is equal to the sum of the gap Δ between the ring permanent magnets 6 and their height hl _k = Δ + h; the gaps δ between the inner surface of the first frame 2 and the outer generatrix of the ring permanent magnets and between the inner surface of the axis 5 of the generating magnetic core and the outer surface of the second frame 7 should be minimal and allowing free reciprocating movement of the generating magnetic core; the inner diameter D _{K of the} housing 1 should be larger than the outer diameter D _m (FIG. 2) of the ring permanent magnets 6 no more than half the gap Δ between the ring and permanent magnets (D _k -D _m ) <0.5Δ, and the diameter d _{0 of the} yoke should be less than the diameter d _{M of the} hole of the ring permanent magnets 6 by no more than half the gap Δ between the ring permanent magnets 6, (d _M -d ₀ ) <0.5Δ.

На фиг.3 представлен один из вариантов электрического соединения внешних в внутренних кольцевых индуктивных катушек 3, 8. Кольцевые постоянные магниты 6 зафиксированы на оси 5 генерирующего магнитного сердечника с помощью гаек 13, соприкасающихся в крайних положениях генерирующего магнитного сердечника с демпферами 14, размещенных на внутренних поверхностях торцевых крышек 11. Ось 5 имеет хвостовик 15 для связи с источником возвратно-поступательного перемещения (на фиг. не показан).Figure 3 shows one of the options for electrically connecting the external in the inner ring inductive coils 3, 8. The ring permanent magnets 6 are fixed on the axis 5 of the generating magnetic core with nuts 13 in contact at the extreme positions of the generating magnetic core with dampers 14 located on the inner the surfaces of the end caps 11. The axis 5 has a shank 15 for communication with the source of reciprocating movement (not shown in Fig.).

Длина l_п продольных пазов в стенках оси 5 выбирается равной или больше длины хода l_х генерирующего магнитного сердечника, а ширина b_п продольного паза должна обеспечить свободное перемещение в нем поперечных крепежных планок 10 с их шириной a_п.The length l _{p of the} longitudinal grooves in the walls of the axis 5 is chosen to be equal to or greater than the stroke length l _{x of the} generating magnetic core, and the width b _{p of the} longitudinal groove should allow the transverse fastening strips 10 to freely move in it with their width a _p .

В предложенной полезной модели линейного электрического генератора благодаря наличию внутренних кольцевых индуктивных катушек 8 осуществляется преобразование энергии всего магнитного потока полностью (фиг.4), чем достигается повышение КПД преобразования.In the proposed utility model of a linear electric generator, due to the presence of internal ring inductive coils 8, the energy of the entire magnetic flux is completely converted (Fig. 4), thereby increasing the conversion efficiency.

Claims

1. A linear electric generator comprising a casing of soft magnetic iron, the first frame of non-magnetic material with external ring induction coils arranged on it in a row separated by cheeks, generating a magnetic core with a diamagnet axis and at least two ring permanent magnets placed on it with a gap between them, characterized in that the ring permanent magnets have a radial magnetization and alternate in the direction of magnetization, and the axis of the magnetic core generating and it is made in the form of a thin-walled pipe, inside of which there is a second frame made of non-magnetic material with internal ring inductive coils located on it, separated by cheeks, which is mounted on a yoke of soft magnetic iron, the ends of which are made using transverse mounting strips passing through longitudinal grooves in the axis walls generating magnetic core, mounted on end caps on both sides of the housing.

2. The generator according to claim 1, characterized in that the number of external ring inductive coils installed on the first frame is equal to the number of internal ring inductive coils installed on the second frame, the external and internal ring inductive coils being pairwise arranged along the axis one above the other, and the number of pairs with external and internal ring inductive coils is equal to the number of ring permanent magnets.

3. The generator according to claim 1, characterized in that the relative dimensions of the said constituent elements are in the following limits: the height of each annular permanent magnet is (0.2 ÷ 0.4) of its diameter; the gap between the ring permanent magnets set by the thrust bushings of non-magnetic material is (0.5 ÷ 1) of the height of the ring permanent magnet; the length of each of the ring inductive coils is equal to the sum of the gap between the ring permanent magnets and their height; the gaps between the inner surface of the first frame and the outer generatrix of the ring permanent magnets and between the inner surface of the axis of the generating magnetic core and the outer surface of the second frame should be minimal and allow free reciprocating movement of the generating magnetic core; the inner diameter of the housing should be no more than half the outer diameter of the ring permanent magnets no more than half the gap between the ring and permanent magnets, and the yoke diameter should be less than the hole diameter of the ring permanent magnets no more than half the gap between the ring magnets.