RU222286U1 - Устройство для получения электрической энергии - Google Patents
Устройство для получения электрической энергии Download PDFInfo
- Publication number
- RU222286U1 RU222286U1 RU2023112979U RU2023112979U RU222286U1 RU 222286 U1 RU222286 U1 RU 222286U1 RU 2023112979 U RU2023112979 U RU 2023112979U RU 2023112979 U RU2023112979 U RU 2023112979U RU 222286 U1 RU222286 U1 RU 222286U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- monoelectret
- sign
- charge
- washers
- film
- Prior art date
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 26
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims abstract description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 13
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims description 12
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 20
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000006262 metallic foam Substances 0.000 description 5
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 5
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 4
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102220466463 Olfactory receptor 13D1_F21L_mutation Human genes 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000003387 muscular Effects 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 2
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 1
- 241001503987 Clematis vitalba Species 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- 241001465382 Physalis alkekengi Species 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 229910002367 SrTiO Inorganic materials 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 1
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000005520 electrodynamics Effects 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- SLGWESQGEUXWJQ-UHFFFAOYSA-N formaldehyde;phenol Chemical compound O=C.OC1=CC=CC=C1 SLGWESQGEUXWJQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229920001903 high density polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004700 high-density polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- UGKDIUIOSMUOAW-UHFFFAOYSA-N iron nickel Chemical compound [Fe].[Ni] UGKDIUIOSMUOAW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- GKTNLYAAZKKMTQ-UHFFFAOYSA-N n-[bis(dimethylamino)phosphinimyl]-n-methylmethanamine Chemical compound CN(C)P(=N)(N(C)C)N(C)C GKTNLYAAZKKMTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001172 neodymium magnet Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- XIKYYQJBTPYKSG-UHFFFAOYSA-N nickel Chemical compound [Ni].[Ni] XIKYYQJBTPYKSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 229920002620 polyvinyl fluoride Polymers 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000005382 thermal cycling Methods 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Abstract
Полезная модель относится к области электротехники. Техническим результатом является увеличение срока службы устройства. Устройство для получения электрической энергии содержит нечетное число постоянных магнитов, каждый из которых выполнен в виде магнитной шайбы, имеющих последовательно - противоположное направление намагничивания в осевом направлении, выполненных с возможностью возвратно-поступательного перемещения по направляющему вертикальному стержню, размещенному в центре полого цилиндрического корпуса, обмотки для подключения к внешнему накопителю энергии. На поверхности северных полюсов шайб нанесены пленки моноэлектрета с отрицательным знаком заряда, а на поверхности южных полюсов шайб нанесены пленки моноэлектрета с положительным знаком заряда. Корпус устройства снабжен торцевыми крышками, на внутренней поверхности которых установлены ограничители – демпферы, на которых размещена пленка моноэлектрета, знак заряда которой совпадает со знаком заряда пленки моноэлектрета, размещенной на ближайшей к ней магнитной шайбе. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Полезная модель относится к средствам генерации электрической энергии, питания электрических систем и может быть использована в качестве возобновляемых и/или мобильных многофункциональных источников электроэнергии для питания электрических устройств. Многофункциональность модели позволяет применять его в различных ситуациях: в условиях смены городских условий при наличии электросети на походные удаленные условия, в условиях полного отсутствия внешних источников электропитания, в условиях с неустойчивым и/или негарантированным питанием, например, при периодическом отключении электропитания, в чрезвычайных ситуациях и т.п.Предложенное техническое решение может применяться сотрудниками МЧС, геологами, альпинистами, путешественниками, охотниками-промысловиками и т.п.Кроме того, при герметичном исполнении предлагаемая полезная модель допускает ее использование водолазами, подводниками, аквалангистами и др.
Из уровня техники известно устройство для питания электронной системы (патент РФ №2150170, МПК H02N 2/18, H02N 1/00, G21H 1/00, H02M 11/00, опубл. 27.05.2000 г.), содержащее генератор электрических зарядов, использующий преобразование неэлектрической энергии в электрическую, и накопитель электрических зарядов, выход которого является выходом устройства. В него введен преобразователь энергии зарядов, вход которого подключен к выходу генератора электрических зарядов, а выход - ко входу накопителя электрических зарядов, при этом упомянутый преобразователь выполнен с возможностью увеличения количества электрических зарядов, поступающих на его вход, и понижения потенциала электрических зарядов на его выходе.
Недостатками известного устройства являются ограничения функциональных возможностей из-за малого срока хранения электрических зарядов в накопителях, определяемые утечками и потерями, характерными для большинства электрических элементов, используемых в таком качестве. Кроме того, техническое решение не обладает достаточной многофункциональностью, так как, например, у него отсутствует возможность управления током потребления, отсутствует возможность одновременного использования внешнего электрического источника питания и собственного генератора и эксплуатационные параметры подобных устройств сильно зависят от условий окружающей среды - температуры, давления, влажности. Все это ограничивает области применения и количество потенциальных потребителей подобного устройства.
Известны мобильные устройства электрического питания на основе электродинамических источников питания. В подобных устройствах за счет использования возобновляемой мускульной силы человека путем периодического ручного надавливания на рычажную рукоятку приводится во вращение маховик, закрепленный на роторе генератора, вырабатывающего электрическую энергию (см. патенты РФ №2064628, МПК F21L 13/00 опубл. 27.07.1996 г., №27851, МПК F21L 13/00 опубл. 20.02.2003 г.).
Недостатками известных конструкций является необходимость постоянного прикладывания мускульных усилий кисти руки для обеспечения работы электрического фонаря и, соответственно, невозможность выполнения каких-либо рабочих операций двумя руками; а также отсутствует возможность использования внешнего электропитания и комбинированного режима работы за счет использования этого внешнего электропитания совместно с вырабатываемым электрическим сигналом.
Известные многочисленные конструкции электрических фонарей и других устройств на основе фотоэлектрических преобразователей, которые способны генерировать электрическую энергию только в дневное время суток при освещении фотоэлектрического преобразователя солнечным светом и имеют относительно невысокий КПД преобразования, что является их существенным недостатком.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является так называемый фонарь Фарадея, генерирующий электрическую энергию на основе эффекта электромагнитной индукции - при поступательном движении постоянного магнита внутри электрической обмотки (см. https://sdelaysam-svoimirukami.ru/284-vechnyj_fonarik_ili_fonarik_faradeja.html), состоящий из полого цилиндрического корпуса с направляющим стержнем в центре с ограничителями - демпферами, по которому при встряхивании перемещается установленный постоянный цилиндрический магнит, величиной примерно 0,25-0,3 длины корпуса, а снаружи в середине полого цилиндрического корпуса жестко установлена многовитковая обмотка величиной, примерно равной длине постоянного магнита и типовой электронной схемы - на основе диодного мостика, ограничительного резистора, конденсатора - накопителя электрической энергии, переключателя и светоизлучающего диода.
Недостатком указанного технического решения является, в том числе, малая эффективность преобразования поступательного движения постоянного магнита внутри электрической обмотки в электрический ток - в существующих моделях фонарей при непрерывном интенсивном встряхивании в течение не менее 30 сек светоизлучающий диод будет излучать свет в среднем не более 3 мин, причем интенсивность излучаемого света постоянно уменьшается, т.к. получаемое напряжение составляет 2,9-3,1 V.
Технической проблемой является разработка устройства для получения электрической энергии, обеспечивающего эффективное преобразование поступательного движения постоянного магнита внутри электрической обмотки в электрический ток.
Техническим результатом является увеличение срока службы устройства.
Технический результат достигается тем, что в устройство для получения электрической энергии, содержащем постоянный цилиндрический магнит, выполненный с возможностью возвратно-поступательного перемещения по направляющему вертикальному стержню, размещенному в центре полого цилиндрического корпуса, обмотки для подключения к внешнему накопителю энергии, согласно решению, корпус снабжен торцевыми крышками, цилиндрический магнит выполнен из нечетного числа магнитных шайб, имеющих последовательно-противоположное направление намагничивания в осевом направлении, на поверхности шайб нанесены пленки моноэлектрета, знак заряда которых совпадает со знаком намагничивания поверхности шайбы, на которую она нанесена.
На внутренней поверхности торцевых крышек установлены ограничители - демпферы, на которых размещена пленка моноэлектрета, знак заряда которой совпадает со знаком заряда пленки моноэлектрета, размещенной на ближайшей к ней магнитной шайбе.
Ограничители - демпферы выполнены в виде пластин пенометалла.
Обмотки установлены на пленке моноэлектрета, размещенной на демферах-ограничителях и представляют собой плоскую многослойную разомкнутую спиральную обмотку.
Полезная модель поясняется чертежами, на которых показано: на фиг. 1 - поперечное сечение устройства для получения электрической энергии; на фиг. 2 - сечение по линии А-А.
Позициями на чертежах обозначено:
1 - шайбы из магнитного материала с осевым намагничиванием,
2 - пленка моноэлектрета,
3 - направляющий стержень,
4 - полый цилиндрический корпус,
5 - торцевые крышки полого цилиндрического корпуса,
6 - электрическая обмотка в виде плоской многослойной разомкнутой спиральной обмотки,
7 - ограничители - демпферы.
Устройство для получения электрической энергии содержит полый цилиндрический корпус 4 с направляющим стержнем 3 в центре с ограничителями - демпферами 7 в виде пластин пенометалла. По стержню при встряхивании перемещаются установленный постоянный цилиндрический магнит, величиной примерно 0,25…0,3 длины корпуса. Причем в качестве постоянного цилиндрического магнита используется нечетное число магнитных шайб 1, имеющих последовательно-противоположное направление намагничивания в осевом направлении. На наружные поверхности шайб дополнительно нанесена пленка моноэлектрета 2, знак заряда которой совпадает со знаком намагничивания шайбы. На внутренней поверхности торцевых крышек 5 полого цилиндрического корпуса 4 установлены пластины пенометалла 7, которые используются в качестве магнитопровода. и на которых размещена пленка моноэлектрета 2, знак заряда, которой совпадает со знаком заряда пленки моноэлектрета 2, размещенной на ближайшей к ней магнитной шайбе. На наружной поверхности пленок моноэлектрета, размещенных на ограничителях - демферах на внутренней поверхности торцевых крышек полого цилиндрического корпуса, установлена плоская многослойная разомкнутая спиральная обмотка 6. При этом величина запасенной магнитной энергии у каждой пары магнитных шайб в направлении от торцов полого цилиндрического корпуса к его центру по сравнению с крайними магнитными шайбами уменьшается.
В качестве материала нечетного числа магнитных шайб 1, установленных на направляющем стержне 3 и имеющих последовательно-противоположное направление намагничивания в осевом (аксиальном) направлении, может быть использован, например, материал марки 52H на основе NdFeB [Magnetworld AG, Germany, сайт: www.magnet-world.de], имеющий максимальную величину магнитной энергии B*H=422 kJ/m 3 , где В-магнитная индукция, Н-коэрцитивная сила.
Каждая пара магнитных шайб служит для изменения магнитного потока в процессе возвратно-поступательных перемещений постоянного цилиндрического магнита составного типа. Для увеличения периода колебаний каждой последующей пары магнитных шайб 1 в постоянном цилиндрическом магните составного типа необходимо, чтобы величина запасенной магнитной энергии была наибольшей у пар магнитных шайб, расположенных у торцов полого цилиндрического корпуса 4. Исходя из инженерно-конструкторского опыта, величина запасенной магнитной энергии у каждой пары магнитных шайб в направлении от торцов полого цилиндрического корпуса к его центру, уменьшается по сравнению с крайними магнитными шайбами в среднем на 10…15%. При этом величина заряда пленки моноэлектрета, параметры плоской разомкнутой многослойной спиральной обмотки, геометрические размеры и общее число магнитных шайб в устройстве определяются требуемой величиной вырабатываемой электрической энергии и могут составлять, например, количество магнитных шайб 5…9 и более; а величина магнитной энергии у средней магнитной шайбы составит 55…70% от наибольшей величины запасенной магнитной энергии у крайних магнитных шайб.
На наружной поверхности магнитных шайб 1 дополнительно нанесена пленка моноэлектрета 2, знак заряда которой совпадает со знаком намагничивания, то есть, пленка моноэлектрета с положительным зарядом нанесена на поверхности магнитных шайб, имеющих положительную намагниченность (S), а пленка моноэлектрета с отрицательным зарядом нанесена на поверхности магнитных шайб, имеющих отрицательную намагниченность (N).
Отметим, что принципиальным отличием новых электретов является то, что их получают не из готовых термопластичных полимеров, а из олигомерных термореактивных смол (эпоксидных, фенолформальдегидных или полиэфирных). Важной особенностью изготовления таких электретов является то, что поляризация происходит в процессе отверждения олигомерной смолы на подложке: металлической или полимерной [см. патент РФ №2298245 от 2005 г.].
Величина основной характеристики электретов - поверхностной плотности зарядов σ (10-8…10-4 Кл/м2) - определяется главным образом разностью потенциалов сторон электрета и зависит от химической природы наполнителя [Марценюк, В.В. Полимерные электреты на основе реактопластов / В.В. Марценюк // Тенденции развития науки и образования. - 2021. - №78-2. - с. 56-59. - DOI 10.18411/trnio-10-2021-54.].
В качестве примера неорганических электретных материалов можно назвать тикондовую керамику (на основе MgTiO3, SrTiO3, CaTiO3, BaTiO3 и др.). Однако наиболее широкое применение в электретных устройствах находят полимерные пленки. Подходящими материалами служат такие полимеры, как политетрафторэтилен (ПТФЭ), полиэтилентерефталат, поликарбонат, полиметилметакрилат, поливинилфторид, поливинилиденфторид и др. С течением времени заряд электретов изменяется обычно более быстро в первые часы после окончания электризации и относительно медленно - в последующий период. Постепенная деградация электретного состояния обусловлена освобождением заряженных частиц, захваченных ловушками, разрушением остаточной поляризации, а также нейтрализацией объемных зарядов за счет некоторой электропроводности диэлектрика.
Стабильность заряда у большинства электретов повышается при их нагревании в процессе электризации. Моноэлектретные пленки оказываются наиболее стабильными и в условиях повышенной влажности. Период времени, в течение которого поверхностная плотность заряда уменьшается в “е” раз, принимают за время жизни электрета. Расчетное время жизни для электретов из ПТФЭ составляет не менее 200 лет.Для других диэлектриков оно может составлять от нескольких месяцев до десятков лет и зависит не только от свойств материала, но и от условий хранения электрета. Время жизни электрета быстро уменьшается с повышением температуры и влажности окружающей среды. Температурное изменение подчиняется закону Аррениуса.
Релаксация электретного состояния может происходить и вследствие адсорбции ионов поверхностью диэлектрика из окружающей атмосферы. Однако, если атмосферный объем, в котором хранится электрет, достаточно мал, процессами внешней релаксации практически можно пренебречь. Например, полагая, что все ионы, образующиеся в нормальных условиях в 1 см3 воздуха, осаждаются на участке поверхности электрета площадью 1 см2, то при начальной поверхностной плотности σ=10-4 Кл/м2 время, необходимое для полной компенсации электретного заряда, составит около 200 лет.
В качестве моноэлектрета, нанесенного на наружной поверхности магнитных шайб 1, могут быть использованы электретные пленки поли-бис-трифторэтоксифосфазена (ПТФЭФ) [Формирование поверхности в смесях полистирола с поли-бис-трифторэтоксифосфазеном / И. О. Волков, Д. Р. Тур, А. И. Перцин [и др.] // Высокомолекулярные соединения. Серия Б. - 2002. - Т. 44. - №5. - С.882-885, Smirnova, N.N., Lebedev, B.V., Bykova, T.A. et al. Thermodynamic properties of poly[bis(trifluoroethoxy) phosphazene] in the range from T→0 TO 620 K // J. Therm. Anal. Calorim, 2009. - Vol.95, pp.229-234, URL: https://doi.org/10.1007/s10973-008-9038-7] круглой формы толщиной, например, 100…300 мкм.
На внутренней поверхности торцевых крышек 5 полого цилиндрического корпуса 4 установлены пластины пенометалла 7, на которых размещена пленка моноэлектрета 2, знак заряда которой совпадает со знаком заряда пленки моноэлектрета, размещенной на ближайшей к ней магнитной шайбе 1 и на наружной поверхности пленок моноэлектрета 2, размещенных на внутренней поверхности торцевых крышек 5 полого цилиндрического корпуса 4, установлена плоская разомкнутая многослойная спиральная обмотка 6.
В электромагнитном поле устройства, созданном магнитными шайбами 1 и пленками моноэлектрета 2, многослойная плоская разомкнутая обмотка 6, соответственно последовательно соединенная, является разомкнутым проводником, напряжение на концах которого равно ЭДС индукции. При этом - поскольку многослойная плоская разомкнутая последовательно соединенная обмотка размещена на внутренней поверхности торцевых крышек 5 полого цилиндрического корпуса 4 и выполнена тонкопленочной путем напыления слоя токопроводящего материала, а форма обмотки представляет собой спиральную кривую, полностью заполняющую поверхность торцевых крышек 5, то для увеличения индуктивности она установлена на изолированные пластины плоской магнитной системы из аэрогеля (пенометалла) на основе железо-никелевого сплава, что повышает эффективность преобразования выработанной электрической энергии устройством.
При выполнении плоской разомкнутой последовательно соединенной обмотки 6 многослойной, которая представляет собой спиральную кривую, полностью заполняющую внутренние поверхности торцевых крышек 5 цилиндрического корпуса 4; она выполнена тонкопленочной путем напыления слоя токопроводящего материала, например, меди, графена и т.д., толщиной 3…5 (мкм) на прочную изолирующую пленку, например, из полиэтилена высокого давления, толщиной 15..20 (мкм). При этом количество слоев обмоток может достигать нескольких десятков, например, 10…20 и т.д.
Для увеличения индуктивности плоской разомкнутой последовательно соединенной обмотки 6 она установлена на изолированные пластины 7 плоской магнитной системы из аэрогеля (пенометалла) на основе железо-никелевого сплава, обладающего высокой магнитной проницаемостью и одновременно малой плотностью и массой.
Изолированные пластины 7 выполняют функцию сердечника с высокой магнитной проницаемостью (величина относительной магнитной проницаемости железа (Fe) μ=5800; при этом в случае 99,95% чистого железа (Fe), отожженного в водороде (H2), величина магнитной проницаемости достигает μ=200000), что в итоге многократно увеличивает индуктивность многослойной разомкнутой тонкопленочной обмотки, размещенной на внутренней поверхности торцевых крышек 5. Кроме того пластины 7 выполняют демпфирующую функцию.
Поясним, что структура, состоящая, никеля, железа, алюминия, цинка, бронзы, латуни, их сплавов и др. и содержащая большое количество наполненных газом пор - называется пенометалл (металлическая пена). Как правило, примерно 75…95% ее объема составляют пустоты. Материал обладает уникально малым весом - некоторые виды пенометаллов настолько легки, обладают плотностью менее 1 (г/см3), что плавают на поверхности воды. При этом прочность такой пены в несколько раз превышает прочность традиционного металла.
Пенометаллы (https://www.equipnet.ru/articles/other/other_556.html) имеют также следующие термофизические и механические свойства: очень низкая масса (плотность 5…25% от плотности твердых макрочастиц, в зависимости от способа производства); большая поверхность обмена (250…10000 м2/м3); относительно высокая проницаемость; относительно высокая эффективная теплопроводность (5…30 Вт/(м⋅K); высокая устойчивость к резким перепадам температур, высоким давлениям, высоким температурам, влаге, износу и термоциклированию; хорошая амортизация механических воздействий и шумопоглощающие свойства и др., при этом как размер пор, так и пористость можно варьировать при их производстве. Например, металлическая пена на основе никеля - пеноникель, а также никеля-железа, разрабатываемая, в частности, российской компанией “Новомет-Пермь”, обладает экстремально высокой сообщающейся пористостью, достигающей 96% и другими экстраординарными свойствами. Пенометалл - металлическую пену с открытыми ячейками также называют металлической губкой.
Кроме того, применяемый технологический процесс Alporas Shinko Wire Co. Ltd. (Осака, Япония) позволяет получать блоки аэрогеля - пенометалла с пористостью 89…93%, при этом его плотность составляет 0,069…0,54 (г/см3). Литые блоки имеют размеры 450x2050x650 (мм) и весят примерно 160 (кг). Далее полученные литые блоки разрезают на листы требуемой толщины и механически обрабатывают до придания им необходимых размеров.
Известно, что при движении разомкнутого проводника со скоростью V в магнитном поле с индукцией B возникает ЭДС, определяемая по соотношению:
E=B * V * l* sin a;
где: a - угол между векторами В и V; l - длина проводника.
При использовании устройства для получения электрической энергии угол a - составляет величину порядка 90 угловых градусов.
Форма многослойной плоской разомкнутой последовательно соединенной обмотки 6, которая размещена на внутренней поверхности торцевых крышек 5, представляет собой спиральную кривую, полностью заполняющую поверхность торцевых крышек 5. Исходя из реальных геометрических размеров торцевых крышек 5 и величины напыленного слоя токопроводящего материала, например, меди, графена и т.д., шириной 2…4 (мкм), длина l напыленного проводника многослойной обмотки может составлять несколько десятков метров, что при средней скорости движения магнитных шайб при их встряхивании, достигающей 2…3 (м/сек), позволяет получить с выхода обмотки в среднем напряжение 6…12 V для запаса электрической энергии конденсатора-накопителя устройства, превышающее в 2…4 раза напряжение у устройства -прототипа и повышающее ее эффективность, что решает поставленную задачу полезной модели.
Перед началом использования предлагаемое устройство встряхивают несколько десятков секунд, при этом выработанная электрическая энергия запасается в конденсаторе-накопителе (на фиг. не показан) и может быть использовано для различных применений. В случае подключения к конденсатору-накопителю светоизлучающего диода получаем фонарь. После включения устройства фонарь, используя запасенную электрическую энергию в конденсаторе-накопителе, излучает электромагнитные волны в видимой части спектра в течение длительного промежутка времени.
Claims (3)
1. Устройство для получения электрической энергии, содержащее, по крайней мере, один постоянный магнит, выполненный с возможностью возвратно-поступательного перемещения по направляющему вертикальному стержню, размещенному в центре полого цилиндрического корпуса, обмотки для подключения к внешнему накопителю энергии, отличающееся тем, что оно содержит нечетное число постоянных магнитов, каждый из которых выполнен в виде магнитной шайбы, имеющих последовательно-противоположное направление намагничивания в осевом направлении, на поверхности северных полюсов шайб нанесены пленки моноэлектрета с отрицательным знаком заряда, а на поверхности южных полюсов шайб нанесены пленки моноэлектрета с положительным знаком заряда, при этом корпус снабжен торцевыми крышками, на внутренней поверхности торцевых крышек установлены ограничители – демпферы, на которых размещена пленка моноэлектрета, знак заряда которой совпадает со знаком заряда пленки моноэлектрета, размещенной на ближайшей к ней магнитной шайбе.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что ограничители – демпферы выполнены в виде пластин пенометалла.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что обмотки установлены на пленке моноэлектрета, размещенной на демферах-ограничителях и представляют собой плоскую многослойную разомкнутую спиральную обмотку.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU222286U1 true RU222286U1 (ru) | 2023-12-19 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU226045U1 (ru) * | 2024-03-11 | 2024-05-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" | Лопасть ветроколеса |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2304341C1 (ru) * | 2006-01-27 | 2007-08-10 | Анатолий Болтаевич Пулатов | Линейный электрический генератор |
| CN101425734B (zh) * | 2008-11-12 | 2010-06-30 | 吴志英 | 三维振动发电机 |
| US9257891B2 (en) * | 2010-01-14 | 2016-02-09 | Sumida Corporation | Vibration type electromagnetic generator |
| RU173750U1 (ru) * | 2016-04-27 | 2017-09-11 | Ооо "Простая Энергия" | Генератор электрического тока |
| RU2703256C1 (ru) * | 2018-12-29 | 2019-10-16 | Николай Иванович Кузин | Электростатический двигатель |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2304341C1 (ru) * | 2006-01-27 | 2007-08-10 | Анатолий Болтаевич Пулатов | Линейный электрический генератор |
| CN101425734B (zh) * | 2008-11-12 | 2010-06-30 | 吴志英 | 三维振动发电机 |
| US9257891B2 (en) * | 2010-01-14 | 2016-02-09 | Sumida Corporation | Vibration type electromagnetic generator |
| RU173750U1 (ru) * | 2016-04-27 | 2017-09-11 | Ооо "Простая Энергия" | Генератор электрического тока |
| RU2703256C1 (ru) * | 2018-12-29 | 2019-10-16 | Николай Иванович Кузин | Электростатический двигатель |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU226045U1 (ru) * | 2024-03-11 | 2024-05-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" | Лопасть ветроколеса |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7232238B2 (en) | Renewable energy flashlight | |
| Lu et al. | Swing‐structured triboelectric–electromagnetic hybridized nanogenerator for breeze wind energy harvesting | |
| CN103546058B (zh) | 一种基于电磁与摩擦原理的复合式发电机 | |
| Han et al. | Hybrid triboelectric‐electromagnetic nanogenerator with a double‐sided fluff and double halbach array for wave energy harvesting | |
| JP2009148144A (ja) | 往復式発電モジュール | |
| JP2012514710A (ja) | 海洋波エネルギー収穫方法及び装置 | |
| CN111193430B (zh) | 全方位收集微振动能量的摩擦电磁杂化发电机 | |
| CN110439956B (zh) | 一种抑制舞动耗能装置 | |
| CN114400922B (zh) | 一种固-固/固-液接触复合型摩擦纳米发电机 | |
| US20230344309A1 (en) | Power generation unit and power generation device | |
| Kar | Handbook of Nanocomposite Supercapacitor Materials III | |
| RU222286U1 (ru) | Устройство для получения электрической энергии | |
| RU2012103741A (ru) | Система преобразования энергии с усиленным электрическим полем | |
| KR20050117539A (ko) | 양자 발생기 및 관련 에너지 적출 및 변환 장치 | |
| CA2655831A1 (en) | Magnetic structure | |
| CN112532012B (zh) | 一种用于收集波浪能的二维电磁能量收集器 | |
| CN117108435A (zh) | 一种基于摩擦发电的浮标式能量收集器 | |
| Liu et al. | A Tuning‐Fork Triboelectric Nanogenerator with Frequency Multiplication for Efficient Mechanical Energy Harvesting | |
| CN111049417B (zh) | 一种摩擦发电机 | |
| RU2818414C1 (ru) | Бесплотинная приливная гидроэлектростанция | |
| CA3089594A1 (en) | Electrical power generating unit | |
| RU226045U1 (ru) | Лопасть ветроколеса | |
| US4419617A (en) | Thermally electrogenerative storage cell and generator apparatus | |
| Dinulovic et al. | Portable rotational electromagnetic energy harvester for IoT | |
| CN101769223A (zh) | 海浪发电方法及装置 |