RU2051462C1 - Linear electric power generator - Google Patents

Linear electric power generator

Info

Publication number
RU2051462C1
RU2051462C1 SU5038113A RU2051462C1 RU 2051462 C1 RU2051462 C1 RU 2051462C1 SU 5038113 A SU5038113 A SU 5038113A RU 2051462 C1 RU2051462 C1 RU 2051462C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
screen
permanent magnet
windings
ring
housing
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
М.Ф. Остриков
А.Е. Козик
Original Assignee
Остриков Михаил Федорович
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 Остриков Михаил Федорович filed Critical Остриков Михаил Федорович
Priority to SU5038113 priority Critical patent/RU2051462C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2051462C1 publication Critical patent/RU2051462C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)

Abstract

FIELD: power generation. SUBSTANCE: linear generator has frame 1 with annular permanent magnet 2, windings 3 and 5 in formers 4 and 6 of screen 7 mounted for axial displacement relative to frame with magnet due to flexible member 8, as well as impulse light source. EFFECT: enlarged functional capabilities. 6 dwg

Description

Изобретение касается производства и преобразования электрической энергии и может использоваться для генерирования последней при наличии искусственных или естественных источников светового излучения. The invention relates to the production and conversion of electrical energy and can be used to generate the latter in the presence of artificial or natural sources of light radiation.

Известен линейный генератор электрической энергии, содержащий корпус, внутри которого закреплена кольцевая электромагнитная система статора, внутри которой установлена на основании электромагнитная система якоря, соединенная с корпусом с возможностью осевого перемещения от источника первичной энергии. A linear generator of electrical energy is known, comprising a housing, inside of which a ring electromagnetic system of the stator is fixed, inside of which is mounted an electromagnetic armature system connected to the housing with the possibility of axial movement from the source of primary energy.

Данный генератор выбран в качестве прототипа и имеет следующие недостатки:
область применения генератора сужена необходимостью наличия источника механической энергии, обеспечивающего приведение в движение якоря;
генератор не предполагает использование источников энергии, которыми насыщена окружающая среда и космическое пространство.
This generator is selected as a prototype and has the following disadvantages:
the scope of the generator is narrowed by the need for a source of mechanical energy, providing the movement of the armature;
the generator does not involve the use of energy sources, which are saturated with the environment and outer space.

Цель изобретения расширение области применения. The purpose of the invention is the expansion of the scope.

Указанная цель достигается тем, что в линейном генераторе электрической энергии, содержащем корпус, внутри которого закреплена кольцевая электромагнитная система статора, электромагнитную систему якоря, установленную на основании и соединенную с корпусом с возможностью осевого перемещения от источника первичной энергии, кольцевая электромагнитная система статора выполнена в виде намагниченного в осевом направлении постоянного магнита, а электромагнитная система якоря в виде концентричных постоянному магниту обмоток, размещенных на каркасах вдоль внутренней и внешней его боковых поверхностей, основание выполнено в виде экрана для взаимодействия с источником первичной энергии, выполненным в виде импульсного источника света, расположенного в части корпуса, отделенной от экрана постоянным магнитом. This goal is achieved by the fact that in a linear generator of electrical energy containing a housing, inside of which is fixed a ring electromagnetic system of the stator, an electromagnetic system of the armature mounted on the base and connected to the body with the possibility of axial movement from the source of primary energy, the ring electromagnetic system of the stator is made in the form axially magnetized permanent magnet, and the electromagnetic system of the armature in the form of concentric permanent magnet windings placed and carcasses along its inner and outer lateral surfaces, the base is designed as a screen to communicate with the primary energy source, configured as a pulsed light source located in the housing part, the permanent magnet separated from the screen.

На фиг. 1 и 2 представлен предлагаемый линейный генератор электрической энергии; на фиг. 2 представлена структура магнитного поля кольцевого постоянного магнита; на фиг. 3, 4 представлено взаимодействие элементов генератора при функционировании; на фиг. 5, 6 представлен вариант выполнения одного из элементов устройства импульсного источника света. In FIG. 1 and 2 show the proposed linear generator of electrical energy; in FIG. 2 shows the magnetic field structure of an annular permanent magnet; in FIG. 3, 4 show the interaction of the elements of the generator during operation; in FIG. 5, 6, an embodiment of one of the elements of a pulsed light source device is shown.

Для пояснения работы устройства рассмотрим структуру магнитного поля кольцевого постоянного магнита прямоугольного сечения, намагниченного в осевом направлении (см. фиг. 2). Эксперименты, проведенные с таким магнитом и мелкодисперсными частицами из восстановленного железа, насыщенного водородом, показали, что структура магнитного поля имеет вид, представленный на фиг. 2. Внутри кольца имеется выпуклость из силовых линий, напоминающая выпуклость соленоида, при этом у магнитного кольца имеется не два, а четыре полюса. Картина силовых линий позволяет сделать вывод о том, что для каждого сечения кольца плоскостью, перпендикулярной плоскости кольца, существует линия А-А, "разбивающая" магнит на две части: внутреннюю, силовые линии которой замыкаются внутри кольца, и внешнюю, силовые линии которой замыкаются с внешней стороны кольца. To explain the operation of the device, we consider the structure of the magnetic field of the annular permanent magnet of rectangular cross section, magnetized in the axial direction (see Fig. 2). Experiments carried out with such a magnet and finely divided particles of reduced iron saturated with hydrogen showed that the structure of the magnetic field has the form shown in FIG. 2. Inside the ring there is a convexity from the lines of force resembling the convexity of the solenoid, while the magnetic ring has not two, but four poles. The picture of the lines of force allows us to conclude that for each section of the ring with a plane perpendicular to the plane of the ring, there is a line A-A, which “breaks” the magnet into two parts: the inner, the lines of force of which are closed inside the ring, and the external, the lines of force which are closed on the outside of the ring.

Линейный генератор (см. фиг. 1) содержит корпус 1, выполненный из диамагнитного материала, в котором неподвижно закреплен кольцевой постоянный магнит 2, намагниченный в осевом направлении, первую обмотку 3, расположенную в каркасе 4 вдоль внутренней поверхности кольцевого магнита 2, вторую обмотку 5, расположенную в каркасе 6 вдоль внешней поверхности кольцевого магнита 2 снаружи корпуса 1, при этом каркасы 4 и 6 с обмотками 3 и 5, располагаясь концентрично кольцевому магниту 2, неподвижно закреплены на диамагнитном основании экране 7, соединенном с корпусом 1 с возможностью осевого перемещения благодаря упругому элементу 8 (например, пружине); в верхней части корпуса, отделенной от экрана постоянным магнитом 2, закреплен взаимодействующий с экраном 7 источник первичной энергии, выполненный в виде импульсного источника света. Последний в зависимости от природы света может быть выполнен в двух вариантах. Искусственный источник света содержит излучатель 9, соединенный с накопителем 10, на корпусе которого расположен отражатель 11, при этом накопитель 10 соединен с инициирующим источником энергии 12. Отражатель 11 обеспечивает концентрацию светового излучения в телесном угле, ограниченном площадью экрана 7 внутри первой обмотки 3. При использовании естественного света импульсный источник света содержит (см. фиг. 5, 6) установленный на приливе 2 корпуса 1 двигатель 3, соединенный тягой 4 со шторкой 5. The linear generator (see Fig. 1) contains a housing 1 made of diamagnetic material, in which the annular permanent magnet 2 magnetized in the axial direction is fixedly fixed, the first winding 3 located in the frame 4 along the inner surface of the annular magnet 2, the second winding 5 located in the frame 6 along the outer surface of the ring magnet 2 outside the housing 1, while the frames 4 and 6 with windings 3 and 5, located concentrically to the ring magnet 2, are fixedly mounted on the diamagnetic base of the screen 7 connected with the housing 1 with the possibility of axial movement due to the elastic element 8 (for example, a spring); in the upper part of the housing, separated from the screen by a permanent magnet 2, a primary energy source interacting with the screen 7 is fixed, made in the form of a pulsed light source. The latter, depending on the nature of the light, can be made in two versions. The artificial light source comprises an emitter 9 connected to the drive 10, on the housing of which a reflector 11 is located, while the drive 10 is connected to the initiating energy source 12. The reflector 11 provides the concentration of light radiation in solid angle, limited by the area of the screen 7 inside the first winding 3. When using natural light, the pulsed light source contains (see Fig. 5, 6) a motor 3 mounted on the tide 2 of the housing 1, connected by a rod 4 to the shutter 5.

Линейный генератор работает следующим образом. В исходном состоянии обмотки 3 и 5 (см. фиг. 1), расположенные в каркасах 4 и 6 экрана 7, занимают определенное неподвижное положение относительно кольцевого магнита 2, а плоскости их витков пронизываются не изменяющимся во времени магнитным потоком, силовые линии которого представлены на фиг. 2, т.е.

Figure 00000002
0. Для удобства рассмотрения на фиг. 3 изображено только относительное положение кольцевого магнита 2 и обмоток 3 и 5 в исходном состоянии. При этом большая часть силовых линий замыкается, пронизывая плоскости катушек. Так как
Figure 00000003
0, то индуцируемые в обмотках ЭДС E1 и E2 (соответственно в катушках 3 и 5) равны 0.The linear generator operates as follows. In the initial state, the windings 3 and 5 (see Fig. 1) located in the frames 4 and 6 of the screen 7 occupy a certain fixed position relative to the annular magnet 2, and the planes of their turns are pierced by a time-constant magnetic flux, the lines of force of which are presented on FIG. 2, i.e.
Figure 00000002
0. For convenience of consideration in FIG. 3 shows only the relative position of the annular magnet 2 and the windings 3 and 5 in the initial state. At the same time, most of the lines of force are closed, penetrating the planes of the coils. Because
Figure 00000003
0, then the EMFs induced in the windings E 1 and E 2 (respectively in coils 3 and 5) are equal to 0.

При включении инициирующего источника 12 (в случае применения искусственного источника света) последний заряжает накопитель 10, который вызывает срабатывание излучателя 9. Световой импульс F излучателя, сконцентрированный отража- телем 11 в определенном телесном угле, пронизывая витки катушек 3 и 5, оказывает световое давление на экран 7. Количественно это давление определяется следующей формулой (Яворский Б.М. Детлаф А.А. Справочник по физике. М. Наука, 1981, с. 371):
PF < ω > (1 + R) cos2i, (1) где <ω > среднее значение объемной плотности энергии света в импульсе;
R коэффициент отражения света;
i угол падения светового импульса.
When you turn on the initiating source 12 (in the case of using an artificial light source), the latter charges the storage device 10, which causes the emitter 9. The light pulse F of the emitter, concentrated by the reflector 11 in a certain solid angle, penetrating the coils of coils 3 and 5, exerts light pressure on screen 7. Quantitatively, this pressure is determined by the following formula (Yavorsky B. M. Detlaf A. Handbook of Physics. M. Nauka, 1981, p. 371):
P F <ω> (1 + R) cos 2 i, (1) where <ω> is the average value of the volume density of light energy in a pulse;
R light reflectance;
i angle of incidence of the light pulse.

Давление (1) светового импульса F на экран 7 приводит к перемещению его от источника света, в результате которого изменяется относительное положение обмоток 3, 5 и кольцевого магнита 2. Условием перемещения является выполнение неравенства
PF>

Figure 00000004
(2) где Fупр сила, приложенная к экрану 7 со стороны упругого элемента 8 (для пружины Fупр КХ, Х перемещение от положения равновесия, К коэффициент упругости);
S площадь экрана; при перемещении экрана 7 силовые линии магнита 2 пересекают плоскости витков обмоток 3, 5, в результате чего в последних индуцируются ЭДС
E3= KN
Figure 00000005
E5= KN
Figure 00000006
, (3) где Δ N3 и Δ N5 число силовых линий магнитного поля кольцевого магнита 2, которое пересекло витки обмоток 3 и 5 соответственно;
Δ t интервал времени, в течение которого экран 7 перемещался из исходного положения равновесия к новому положению (см. фиг. 4).The pressure (1) of the light pulse F on the screen 7 leads to its movement from the light source, as a result of which the relative position of the windings 3, 5 and the ring magnet 2 changes. The condition for the movement is the inequality
P F >
Figure 00000004
(2) where F CPR is the force applied to the screen 7 from the side of the elastic element 8 (for the spring F CTX KX, X is the displacement from the equilibrium position, K is the elastic coefficient);
S screen area; when moving the screen 7, the lines of force of the magnet 2 intersect the plane of the turns of the windings 3, 5, as a result of which EMFs are induced in the latter
E 3 = K N
Figure 00000005
E 5 = K N
Figure 00000006
, (3) where Δ N 3 and Δ N 5 are the number of lines of force of the magnetic field of the ring magnet 2, which crossed the turns of the windings 3 and 5, respectively;
Δ t is the time interval during which the screen 7 moved from the initial equilibrium position to a new position (see Fig. 4).

Новое положение равновесия, достигаемое при преобразовании (2) в равенство, является неустойчивым, и под воздействием упругого элемента 8 экран 7 с обмотками 3, 5 устремляется к исходному положению, в результате чего в последних вновь будут индуцироваться ЭДС. При этом знаки ЭДС определяются законом Ленца. В результате экран 7 будет совершать затухающие колебания до очередного светового импульса. При инициировании последнего источником 12 описанные процессы будут проходить с той лишь разницей, что экран 7 может находиться в момент воздействия на него импульса в некотором промежуточном положении. The new equilibrium position achieved by converting (2) into equality is unstable, and under the influence of the elastic element 8, the screen 7 with windings 3, 5 rushes to the initial position, as a result of which EMFs will again be induced in the latter. Moreover, the signs of EMF are determined by the law of Lenz. As a result, the screen 7 will make damped oscillations until the next light pulse. When the latter is initiated by the source 12, the described processes will take place with the only difference that the screen 7 may be at some moment in the intermediate position when the pulse acts on it.

При инициировании источником 12 световых импульсов F с определенным периодом в генераторе устанавливается режим вынужденных колебаний с переменными ЭДС E3 и E5.When the source 12 initiates light pulses F with a certain period in the generator, the mode of forced oscillations with EMF variables E 3 and E 5 is set .

Поскольку световой импульс F является совокупностью электромагнитных колебаний высокой частоты, то плоскости витков обмоток 3 и 5 будут пересекаться составляющими напряженности электромагнитных полей, создающими магнитные потоки, изменяющиеся во времени. Эти потоки будут наводить в обмотках 3, 5 переменные ЭДС, значения которых E3' и E5' соответственно равны
E

Figure 00000007
= -Kфw3
Figure 00000008
E
Figure 00000009
= Kфw5
Figure 00000010
, (4) где ΔΦ3,5 магнитный поток, пронизывающий витки обмоток;
Δ t интервал времени воздействия потока;
W3, W5 число витков в обмотках 3 и 5 соответственно;
KΦ коэффициент пропорциональности.Since the light pulse F is a combination of high-frequency electromagnetic oscillations, the planes of the turns of the windings 3 and 5 will intersect with the components of the intensity of the electromagnetic fields, creating magnetic fluxes that change over time. These flows will induce EMF variables in windings 3 and 5, the values of which are E 3 'and E 5 ', respectively
E
Figure 00000007
= -K f w 3
Figure 00000008
E
Figure 00000009
= K f w 5
Figure 00000010
, (4) where ΔΦ 3.5 is the magnetic flux penetrating the turns of the windings;
Δ t the time interval of the impact of the stream;
W 3 , W 5 the number of turns in the windings 3 and 5, respectively;
K Φ is the coefficient of proportionality.

Таким образом, в обмотках 3 и 5 индуцируются две составляющие ЭДС, суммарные значения которых равны соответственно E3 + E3' и E5 + E5', а составляющие взяты из (3) и (4).Thus, in the windings 3 and 5, two EMF components are induced, the total values of which are equal to E 3 + E 3 'and E 5 + E 5 ', respectively, and the components are taken from (3) and (4).

Импульсный источник света может иметь конструктивное исполнение, представленное на фиг. 5, 6. Он содержит установленный на приливе 2 корпуса 1 двигатель 3, соединенный тягой 4 со шторкой 5. Тяга 4 со шторкой 5 при включении двигателя 3 совершает возвратно-поступательное движение, периодически перекрывая световой поток, создаваемый естественным (искусственным) источником, например Солнцем, тем самым формируя импульсы F. The pulsed light source may be configured as shown in FIG. 5, 6. It contains a motor 3 mounted on a tide 2 of housing 1, connected by a rod 4 to the shutter 5. The rod 4 with the shutter 5, when the engine 3 is turned on, makes a reciprocating movement, periodically blocking the light flux created by a natural (artificial) source, for example The sun, thereby forming impulses F.

Достаточность давления светового импульса на экран, обеспечивающего преодоление давления на последний пружины, связана с реализацией неравенства (2) с учетом (1). При этом роль самого источника состоит в формировании < ω> объемной плотности энергии в импульсе. Осуществимость искусственного источника обусловлена существованием источников когерентного излучения, позволяющих по-лучать на малых поверхностях световое давление 106 кг/см2 (Элементарный учебник физики/Под ред. акад. Г.С. Ландсберга, т. III, М. 1968, с. 168). Требуемая в конкретном линейном генераторе величина давления в импульсе зависит от мощности последнего и помимо излучателя формируется отражателем, реализующим требуемую площадь экрана, на которой распределено давление, и тем самым требуемую мощность.The sufficiency of the pressure of the light pulse on the screen, providing overcoming the pressure on the last spring, is associated with the implementation of inequality (2) taking into account (1). In this case, the role of the source itself is to form the <ω> bulk energy density in the pulse. The feasibility of an artificial source is due to the existence of coherent radiation sources that allow light pressure to be obtained on small surfaces 10 6 kg / cm 2 (Elementary textbook of physics / Ed. By academician G.S. Landsberg, vol. III, M. 1968, p. 168). The pulse pressure required in a particular linear generator depends on the power of the latter and, in addition to the emitter, is formed by a reflector that implements the required screen area on which the pressure is distributed, and thereby the required power.

Таким образом, линейный генератор электрической энергии отличается более широкой областью применения благодаря отсутствию необходимости использования механической энергии для приведения в движение якоря, использованию лучистой энергии, запасы которой в околоземном пространстве велики, а искусственные источники требуют материало- и энергоемких конструкций. Этому же способствует оптимальное использование магнитного поля кольцевого магнита, простота конструкции. Thus, the linear generator of electric energy has a wider scope due to the lack of the need to use mechanical energy to drive the armature, the use of radiant energy, whose reserves in the near-Earth space are large, and artificial sources require material and energy-intensive structures. This is also facilitated by the optimal use of the magnetic field of the ring magnet, and the simplicity of the design.

Claims (1)

ЛИНЕЙНЫЙ ГЕНЕРАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ, содержащий корпус, внутри которого закреплена кольцевая электромагнитная система статора, электромагнитную систему якоря, установленную на основании и соединенную с корпусом с возможностью осевого перемещения от источника первичной энергии, отличающийся тем, что кольцевая электромагнитная система статора выполнена в виде намагниченного в осевом направлении постоянного магнита, а электромагнитная система якоря в виде концентричных постоянному магниту обмоток, размещенных на каркасах вдоль внутренней и внешней его боковых поверхностей, основание выполнено в виде экрана для взаимодействия с источником первичной энергии, выполненным в виде импульсного источника света, расположенного в части корпуса, отделенной от экрана постоянным магнитом. LINEAR ELECTRIC ENERGY GENERATOR, comprising a housing, inside which a ring electromagnetic system of the stator is fixed, an electromagnetic armature system mounted on the base and connected to the body with the possibility of axial movement from the primary energy source, characterized in that the ring electromagnetic system of the stator is made in the form of magnetized in the axial direction of the permanent magnet, and the electromagnetic system of the armature in the form of concentric permanent magnet windings placed on the frames along its inner and outer side surfaces, the base is made in the form of a screen for interaction with a primary energy source, made in the form of a pulsed light source located in a part of the housing separated from the screen by a permanent magnet.
SU5038113 1992-04-17 1992-04-17 Linear electric power generator RU2051462C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5038113 RU2051462C1 (en) 1992-04-17 1992-04-17 Linear electric power generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5038113 RU2051462C1 (en) 1992-04-17 1992-04-17 Linear electric power generator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2051462C1 true RU2051462C1 (en) 1995-12-27

Family

ID=21602249

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5038113 RU2051462C1 (en) 1992-04-17 1992-04-17 Linear electric power generator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2051462C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2563573C2 (en) * 2011-03-03 2015-09-20 Степан Павлович Филипчук Luminous power plant
RU2660841C1 (en) * 2017-10-04 2018-07-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) Linear power generator

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР N 841077, H 02K 35/00, 1981. *
Техника молодежи N 6, 1991, с.2. *
Элементарный учебник физики/ Под ред.Г.С.Ландсберга т. III М., 1968, с.168. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2563573C2 (en) * 2011-03-03 2015-09-20 Степан Павлович Филипчук Luminous power plant
RU2660841C1 (en) * 2017-10-04 2018-07-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) Linear power generator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3512019A (en) Electromagnetic device
KR890002735A (en) Charging Device for Electronics
GB1316950A (en) Electric generator
JPS5565407A (en) Electromagnetic mechanism
US3652955A (en) Electromechanical oscillator using electret coupling
US3059131A (en) Synchronous motors
GB1271490A (en) Improved electric power generator for a floatable body
US3504253A (en) Rotary stepping motor having a d-c winding and a pulsed winding
US3391289A (en) Electromagnetic stepping device
RU2051462C1 (en) Linear electric power generator
GB1123031A (en) Improvements in or relating to electro-mechanical rotary drive devices
GB1532449A (en) Magneto-electric inertial generator
US20060290224A1 (en) Generator of electrical energy
US3435311A (en) Oscillatory electromechanical converter
US3686520A (en) Fluid-electrical generator
US4167848A (en) Driving device for an electric timepiece
JPS6131604B2 (en)
FR2382127A1 (en) Single phase stepping motor for watches - has rotor of magnetically soft material with high coercive force, with tooth-shaped main and auxiliary poles
US3617841A (en) Self-synchronizing direct current brushless motor
US3349305A (en) Electromechanical oscillators
US3134917A (en) Stepper motor
GB2094560A (en) Magnetic torque generator
US3248623A (en) Feed back controlled electromagnetic drive for oscillators
GB1206429A (en) Improvements in or relating to electric stepping motors
US3319094A (en) Low-torque electric generator