RU2051462C1 - Linear electric power generator - Google Patents
Linear electric power generatorInfo
- 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
Links
Images
Landscapes
- Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
Abstract
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
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. 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 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
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
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> (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 E5= KN , (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
P F > (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
E 3 = K N E 5 = K N , (3) where Δ N 3 and Δ N 5 are the number of lines of force of the magnetic field of the
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
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= -Kфw3 E= Kфw5 , (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
E = -K f w 3 E = K f w 5 , (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
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
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
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)
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)
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 |
-
1992
- 1992-04-17 RU SU5038113 patent/RU2051462C1/en active
Non-Patent Citations (3)
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)
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 |