RU198854U1 - PERMANENT MAGNET LINEAR ELECTRIC POWER GENERATOR - Google Patents
PERMANENT MAGNET LINEAR ELECTRIC POWER GENERATOR Download PDFInfo
- Publication number
- RU198854U1 RU198854U1 RU2020111813U RU2020111813U RU198854U1 RU 198854 U1 RU198854 U1 RU 198854U1 RU 2020111813 U RU2020111813 U RU 2020111813U RU 2020111813 U RU2020111813 U RU 2020111813U RU 198854 U1 RU198854 U1 RU 198854U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pistons
- permanent magnets
- possibility
- generator
- rods
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K35/00—Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit
- H02K35/02—Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit with moving magnets and stationary coil systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области электрических машин, преобразующих механические возвратно-поступательные движения постоянных магнитов относительно обмоток статора в переменный электрический ток. Требуемый технический результат, заключающийся в повышении мощности и качества вырабатываемой энергии, достигается в генераторе, содержащем магнитопровод с находящимися на нем электрическими обмотками и установленной в нем первой камерой, в которой имеется якорь с постоянными магнитами, выполненный с возможностью движения посредством действия на него по разные стороны штоков от соответствующей ему пары поршней, а также три камеры, аналогичные первой, которые соединены с ней через каналы во фланцевых плитах гидравлически последовательно, причем штоки, используемые для соответствующих им поршней, выполнены с возможностью соединения через блоки уплотнения с поршнями внешнего двигателя, а зазоры каждой из камер заполнены смазывающей жидкостью. 4 ил.The utility model relates to the field of electrical machines that convert mechanical reciprocating movements of permanent magnets relative to the stator windings into alternating electric current. The required technical result, which consists in increasing the power and quality of the generated energy, is achieved in a generator containing a magnetic circuit with electric windings located on it and a first chamber installed in it, in which there is an armature with permanent magnets, made with the possibility of movement by acting on it on different the sides of the rods from the corresponding pair of pistons, as well as three chambers similar to the first, which are connected to it through channels in the flange plates hydraulically in series, and the rods used for the corresponding pistons are made with the possibility of connecting through the seal blocks with the pistons of the external engine, and the gaps of each chamber are filled with a lubricating fluid. 4 ill.
Description
Полезная модель относится к области электрических машин, преобразующих механические возвратно-поступательные движения постоянных магнитов относительно обмоток статора в переменный электрический ток, и может быть использована в электроэнергетике в качестве автономного или аварийного источника электрической энергии, в гибридных электромобилях в качестве источника электрической энергии, в системах нетрадиционной энергетики т.п.The utility model relates to the field of electrical machines that convert the mechanical reciprocating movements of permanent magnets relative to the stator windings into alternating electric current, and can be used in the electric power industry as an autonomous or emergency source of electrical energy, in hybrid electric vehicles as a source of electrical energy, in systems unconventional energy, etc.
Известен линейный генератор переменного тока [SU 752652, Н02K 35/02, 30.07.1980], содержащий неподвижную магнитную систему и якорь в виде пластины из электропроводного материала, помещенный в заполненную жидким металлом камеру, к которой примыкают электроды, при этом камера выполнена в виде замкнутого гидравлического контура из последовательно соединенных каналов с жидким металлом, в каждом из которых имеется своя пластина из электропроводного материала.Known linear alternator [SU 752652, H2K 35/02, 07/30/1980], containing a stationary magnetic system and an armature in the form of a plate of electrically conductive material, placed in a chamber filled with liquid metal, to which the electrodes are adjacent, while the chamber is made in the form a closed hydraulic circuit of channels connected in series with liquid metal, each of which has its own plate of electrically conductive material.
Недостатком устройства является его технологическая сложность и относительно высокая масса, что обусловлено использованием в конструкции жидкого металла.The disadvantage of the device is its technological complexity and relatively high weight, which is due to the use of liquid metal in the structure.
Известен также генератор переменного тока [RU 2173499, С2, Н02K 35/02, 10.09.2001], содержащий полый несущий цилиндрический корпус, установленные внутри него обмотки статора с магнитопроводами, две торцевые стенки, в одной из которых выполнено центральное отверстие, и якорь, выполненный в виде кольцевого магнита с полюсными наконечниками, жестко закрепленный на оси, вставленной в отверстие одной из стенок, и установленный с возможностью совершения совместно с осью возвратно-поступательных движений относительно и внутри статорных обмоток, при этом, корпус и его торцевые стенки выполнены из немагнитного материала, а обращенные к обмоткам статора участки полюсных наконечников якоря выполнены заостренными с возможностью концентрации магнитных силовых линий на них.Also known is an alternating current generator [RU 2173499, C2, Н02K 35/02, 10.09.2001], containing a hollow cylindrical supporting body, stator windings installed inside it with magnetic circuits, two end walls, one of which has a central hole, and an anchor, made in the form of an annular magnet with pole pieces, rigidly fixed on an axis inserted into the hole of one of the walls, and installed with the possibility of performing together with the axis of reciprocating movements relative to and inside the stator windings, while the body and its end walls are made of non-magnetic material, and the sections of the pole pieces of the armature facing the stator windings are made sharpened with the possibility of concentrating magnetic lines of force on them.
Недостатком этого устройства является ограниченный размерами катушек ход якоря, при движении которого магнитный поток пронизывает только часть витков обмотки катушек, что обусловливает значительное рассеивание магнитного поля. Недостатком также является сложность конструкции, требующая полюсных наконечников сложной формы.The disadvantage of this device is the armature stroke limited by the size of the coils, during the movement of which the magnetic flux penetrates only part of the turns of the winding of the coils, which causes significant dispersion of the magnetic field. The disadvantage is also the complexity of the design, requiring complex pole pieces.
Кроме того, известно техническое решение [RU 2494521, С2, Н02K 35/02, 27.09.2013], которое содержит статор с катушкой и якорь, у которых попарно выступы полюсов магнитопроводов в исходном состоянии располагаются напротив друг друга, причем, в каждой из упомянутых пар один из полюсов разделен на две части посредством постоянного магнита, частично формирующего выступ, вектор намагниченности которого сонаправлен с движением якоря.In addition, a technical solution is known [RU 2494521, C2, Н02K 35/02, 09/27/2013], which contains a stator with a coil and an armature, in which the protrusions of the poles of the magnetic cores in the initial state are located opposite each other in pairs, and, in each of the mentioned steam, one of the poles is divided into two parts by means of a permanent magnet, partially forming a protrusion, the magnetization vector of which is co-directional with the movement of the armature.
Недостатком этого технического решения является еще более ограниченный ход якоря и, кроме того, поскольку магниты расположены ребром к полюсным наконечникам, для достижения заявленной в зазоре магнитной индукции между полюсными выступами, необходимы магниты с большими массогабаритными характеристиками, что увеличивает массу, размеры и стоимость генератора и снижает его КПД. Недостатком так же является сложность конструкции, требующая применения магнитопроводов сложной формы.The disadvantage of this technical solution is an even more limited armature stroke and, in addition, since the magnets are located with an edge to the pole pieces, in order to achieve the declared magnetic induction between the pole protrusions in the gap, magnets with large mass and dimensional characteristics are needed, which increases the mass, size and cost of the generator and reduces its efficiency. The disadvantage is also the complexity of the design, which requires the use of magnetic circuits of complex shape.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному является линейный генератор электрической энергии на постоянных магнитах [RU 168348, U1, Н02K 35/02, 30.012014], содержащий статор, катушки с разрезными О-образными сердечниками, закрепленные на немагнитной панели, крепящейся к раме генератора, установленной на основании, с закрепленными направляющими, по которым скользят муфты, соединенные с кассетой, в которой уложены магниты, движущиеся между катушками статора.The closest in technical essence to the proposed one is a linear generator of electrical energy on permanent magnets [RU 168348, U1, H2K 35/02, 30.012014], containing a stator, coils with split O-shaped cores, fixed on a non-magnetic panel attached to the generator frame, installed on the base, with fixed guides along which the couplings slide, connected to the cassette in which the magnets are placed, moving between the stator coils.
Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно узкая область применения, не позволяющая использовать его без дополнительных доработок в системах, где, в частности, источником энергии могут служить многоцилиндровые двигатели, а также при необходимости создания более мощных линейных генераторов. Кроме того, в наиболее близком техническом решении не устранен такой недостаток, как отсутствие средств, обеспечивающих механическую уравновешенность действия встречно движущихся поршней, что снижает качественные характеристики вырабатываемой энергии. Не обеспечивается также относительно эффективное охлаждение якорей генератора, что также приводит к снижению качества вырабатываемой энергии и снижает надежность устройства.The disadvantage of the closest technical solution is a relatively narrow field of application, which does not allow its use without additional modifications in systems where, in particular, multi-cylinder engines can serve as a source of energy, as well as, if necessary, create more powerful linear generators. In addition, the closest technical solution does not eliminate such a disadvantage as the lack of means that provide mechanical balance of the action of counter-moving pistons, which reduces the quality characteristics of the generated energy. Relatively effective cooling of the generator armatures is also not provided, which also leads to a decrease in the quality of the generated energy and reduces the reliability of the device.
Все это сужает арсенал технических средств, которые могут быть использованы в качестве линейных генераторов электрической энергии.All this narrows the arsenal of technical means that can be used as linear generators of electrical energy.
Задачей настоящей полезной модели является расширение арсенала технических средств, которые могут быть использованы в качестве мощных линейных генераторов электрической энергии и создание генератора на постоянных магнитах, в котором который устранены указанные выше недостатки.The objective of this utility model is to expand the arsenal of technical means that can be used as powerful linear generators of electrical energy and to create a permanent magnet generator, which eliminates the above disadvantages.
Требуемый технический результат заключается в повышении мощности и качества вырабатываемой энергии.The required technical result is to increase the power and quality of the generated energy.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что в линейном генераторе электрической энергии на постоянных магнитах, содержащем магнитопровод с находящимися на нем электрическими обмотками и установленной в нем первой камерой, в которой имеется якорь с постоянными магнитами, выполненный с возможностью движения посредством действия на него по разные стороны штоков от соответствующей ему пары поршней, отличающийся тем, что введены три камеры, аналогичные первой, которые соединены с ней через каналы во фланцевых плитах гидравлически последовательно, причем, штоки, используемые для соответствующих им пар поршней, выполнены с возможностью соединения через блоки уплотнения с поршнями внешнего двигателя, а зазоры каждой из камер заполнены смазывающей жидкостью.The problem is solved, and the required technical result is achieved by the fact that in a linear generator of electric energy on permanent magnets, containing a magnetic circuit with electric windings on it and a first chamber installed in it, in which there is an armature with permanent magnets, made with the possibility of movement by means of the action on it on opposite sides of the rods from the corresponding pair of pistons, characterized in that three chambers are introduced, similar to the first, which are connected to it through channels in the flange plates hydraulically in series, moreover, the rods used for the corresponding pairs of pistons are made with the possibility of connecting through seal blocks with pistons of an external engine, and the gaps of each of the chambers are filled with lubricant.
На чертеже представлены:The drawing shows:
на фиг. 1 - линейный генератор электрической энергии на постоянных магнитах, общий вид;in fig. 1 - linear generator of electric energy on permanent magnets, general view;
на фиг. 2 - линейный генератор электрической энергии на постоянных магнитах, в разрезе;in fig. 2 - a linear generator of electrical energy on permanent magnets, in section;
на фиг. 3 - осциллограмма напряжения на выходе генератора при холостом ходе;in fig. 3 - oscillogram of the voltage at the generator output at no-load;
на фиг. 4 - осциллограмма напряжения на выходе генератора с подключенной нагрузкой.in fig. 4 - oscillogram of the voltage at the output of the generator with the connected load.
Линейный генератор электрической энергии на постоянных магнитах (далее «генератор») образован четырьмя параллельно расположенными камерами 1, которые по торцам через каналы во фланцевых плитах 2 соединены гидравлически последовательно.Linear generator of electrical energy on permanent magnets (hereinafter referred to as "generator") is formed by four
Магнитопровод 3 генератора, состоящий из четырех секций, образует в камерах 1 четыре «активных» объема, в которых движутся якоря 4 с магнитами 5. Якоря 4 соединены со штоками 6, которые выполнены с возможностью соединения через блоки 8 уплотнения с поршнями внешнего двигателя, а зазоры каждой из камер 1 заполнены минеральным маслом для обеспечения механической уравновешенности при действии встречно движущихся поршней для повышения качественных характеристик вырабатываемой электроэнергии, а также повышения эффективности охлаждение якорей генератора и, на этой основе, повышения качества вырабатываемой электроэнергии и повышения надежность устройства.The
В электрических обмотках 7, находящихся на магнитопроводе 3, генерируется электрический ток при требуемом напряжении. Якоря 4 посредством штоков 6, проходящих через блоки 8 уплотнения, соединены с поршнями 9 двигателя.In the electric windings 7 located on the
Двигатель, применительно к которому разработана конструкция генератора, состоит из двух четырехцилиндровых блоков и систем впуска -выпуска рабочего тела, подачи топлива, запуска и охлаждения.The engine, in relation to which the design of the generator has been developed, consists of two four-cylinder blocks and systems for the working fluid inlet and outlet, fuel supply, starting and cooling.
Высокая удельная объемная энергетическая напряженность (кВт/м) таких установок обуславливает преимущественное применение жидкостной системы охлаждения, как генератора, так и двигателя, которую конструктивно относительно просто реализовать.The high specific volumetric energy intensity (kW / m) of such installations leads to the predominant use of a liquid cooling system, both a generator and an engine, which is relatively simple to implement structurally.
Процесс получения электрической энергии происходит следующим образом.The process of obtaining electrical energy is as follows.
В двигателе, работающем по двухтактному циклу с петлевой продувкой, топливная смесь, поступающая в цилиндры, сжимается до степеней сжатия, обеспечивающих ее воспламенение. После остановки поршня 9 рабочее тело, энтальпия которого увеличивается при сгорании топлива, расширяясь, совершает работу, которая идет на выработку электрической энергии генератором, сжатие рабочего тела в противоположном цилиндре и обеспечивает компенсацию диссипативных потерь. Якоря 4 генератора, содержащие противоположно ориентированные по вектору магнитной индукции магниты, при движении в зазорах магнитопровода 3, создают знакопеременную намагничивающую силу, которая суммируется от четырех якорей 4. Соответственно, в магнитопроводе 3 наводится переменный магнитный поток, и, в соответствии с законом электромагнитной индукции, в электрических обмотках 7, окружающих магнитопровод 3, генерируется электродвижущая сила, а при подключении к ним нагрузки течет электрический ток. Очевидно, что частота генерируемого тока в данной конструкции равна частоте механических колебаний якоря 4.In an engine operating on a two-stroke cycle with loop purging, the fuel mixture entering the cylinders is compressed to compression ratios that allow it to ignite. After stopping the
Предложенный генератор, в отличие от генераторов с вращающимся якорем, имеет на порядки меньшее время переходных процессов, на уровне периода колебаний (~ 10-2 с). Данное обстоятельство является определяющим при разработке систем запуска и регулирования. Для этого реализованы два варианта систем запуска - пневматический и электрический. В первом варианте, при установке поршней в крайние положения в цилиндры двигателя через быстродействующий электромагнитный клапан подается воздух высокого давления, что и обеспечивает запуск.The proposed generator, in contrast to generators with a rotating armature, has orders of magnitude shorter transient times, at the level of the oscillation period (~ 10 -2 s). This circumstance is decisive in the development of starting and regulation systems. For this, two variants of starting systems are implemented - pneumatic and electric. In the first version, when the pistons are set to the extreme positions, high pressure air is supplied to the engine cylinders through a high-speed solenoid valve, which ensures starting.
Осциллограмма напряжения на выходе генератора в режиме холостого ход при пневматическом запуске представлена на фиг. 3.The oscillogram of the voltage at the generator output in idle mode during pneumatic start is shown in Fig. 3.
При использовании электрозапуска генератор переводится в режим двигателя, когда на выходные клеммы подается напряжение от системы электрозапуска с частотой, синхронизированной с частотой колебаний якоря. Осциллограмма этого режима запуска приведена на фиг. 4.When using an electric start, the generator is switched to engine mode when voltage is supplied to the output terminals from the electric start system with a frequency synchronized with the frequency of the armature oscillations. The oscillogram of this trigger mode is shown in Fig. 4.
Таким образом, благодаря введенным усовершенствованиям, в предложенном устройстве достигается требуемый технический результат, который заключается в повышении мощности и качества вырабатываемой энергии, а также надежности генератора.Thus, thanks to the introduced improvements, the proposed device achieves the required technical result, which consists in increasing the power and quality of the generated energy, as well as the reliability of the generator.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020111813U RU198854U1 (en) | 2020-03-23 | 2020-03-23 | PERMANENT MAGNET LINEAR ELECTRIC POWER GENERATOR |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020111813U RU198854U1 (en) | 2020-03-23 | 2020-03-23 | PERMANENT MAGNET LINEAR ELECTRIC POWER GENERATOR |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU198854U1 true RU198854U1 (en) | 2020-07-30 |
Family
ID=71950245
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020111813U RU198854U1 (en) | 2020-03-23 | 2020-03-23 | PERMANENT MAGNET LINEAR ELECTRIC POWER GENERATOR |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU198854U1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5002020A (en) * | 1988-04-26 | 1991-03-26 | Kos Joseph F | Computer optimized hybrid engine |
RU2411380C2 (en) * | 2009-02-17 | 2011-02-10 | Валерий Валентинович Квашенников | Motor of electromobile with drive from turbine generator |
RU168348U1 (en) * | 2016-07-27 | 2017-01-30 | Сергей Сергеевич Гришин | LINEAR ELECTRIC ENERGY GENERATOR ON PERMANENT MAGNETS |
RU2705320C1 (en) * | 2017-08-30 | 2019-11-06 | Юрий Васильевич Таланин | Hybrid power plant (embodiments) |
-
2020
- 2020-03-23 RU RU2020111813U patent/RU198854U1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5002020A (en) * | 1988-04-26 | 1991-03-26 | Kos Joseph F | Computer optimized hybrid engine |
RU2411380C2 (en) * | 2009-02-17 | 2011-02-10 | Валерий Валентинович Квашенников | Motor of electromobile with drive from turbine generator |
RU168348U1 (en) * | 2016-07-27 | 2017-01-30 | Сергей Сергеевич Гришин | LINEAR ELECTRIC ENERGY GENERATOR ON PERMANENT MAGNETS |
RU2705320C1 (en) * | 2017-08-30 | 2019-11-06 | Юрий Васильевич Таланин | Hybrid power plant (embodiments) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2273086C2 (en) | Electrical machine | |
US5833211A (en) | Magnetically-powered valve | |
JP4656840B2 (en) | Free piston device with electric linear drive | |
CA2151048C (en) | Linear electrodynamic machine and method of making and using same | |
RU2422655C1 (en) | Two-cylinder free piston energy module with common external combustion chamber and linear electric generator with opposite movement of armatures | |
RU2186231C2 (en) | Free-piston engine | |
EP0766271B1 (en) | Magnetic attraction driving engine using permanent magnet | |
US3102205A (en) | Engine driven electrical generator | |
Sun et al. | A plate moving-magnet linear generator designed for free-piston engines | |
RU198854U1 (en) | PERMANENT MAGNET LINEAR ELECTRIC POWER GENERATOR | |
DE2355728A1 (en) | Reciprocating electrical machine - has piston and cylinder with armature winding and permanent magnet field | |
US20130302181A1 (en) | Zero emissions pneumatic-electric engine | |
RU2144990C1 (en) | Fuel-electric converter | |
RU2173499C2 (en) | Ac generator | |
KR101038981B1 (en) | power conversion equipment using magnetic shield and permanent magnet | |
GB2332988A (en) | Opposed piston ic generator | |
Eid et al. | A unique starting scheme of linear-engine tubular PM linear generator system using position feedback controlled PWM inverter | |
Corey et al. | HOTS to WATTS: The FPSE linear alternator system re-invented | |
RU2041393C1 (en) | Piston compressor with electrodynamic drive | |
RU2085010C1 (en) | Inductor electrical machine | |
RU2031227C1 (en) | Power plant | |
RU2812115C2 (en) | Device of free-piston electromechanical unit with functions of generating electrical energy or compressor | |
RU2720882C1 (en) | Electrotechnical complex of piston compressor based on linear magnetoelectric machine | |
RU2810637C1 (en) | Linear magnetoelectric machine | |
RU2630364C1 (en) | Expedition generator |