RU2395890C1

RU2395890C1 - Portable linear electric generator

Info

Publication number: RU2395890C1
Application number: RU2008146161/09A
Authority: RU
Inventors: Георгий Яковлевич Куликов (RU); Георгий Яковлевич Куликов
Original assignee: Георгий Яковлевич Куликов
Priority date: 2008-11-21
Filing date: 2008-11-21
Publication date: 2010-07-27
Also published as: RU2008146161A

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: device consists of two flat parts placed one onto the other, one of which comprises winding coils, axes of turns in which are perpendicular to plane of parts application, and magnetic cores of coils, and the other one - their closing permanent magnets. In process of generation electric generator parts are reciprocally or rotationally displaced relative to each other, which generates current as a result of magnetic flow change in coil magnetic cores.

EFFECT: increased capacity, compactness and reduced volume.

9 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электромагнитомеханическим линейным генераторам с ручным приводом, применяемым в качестве автономных источников тока в быту и в походных условиях.The invention relates to electromechanical linear generators with a manual drive, used as autonomous current sources in the home and in camp conditions.

Известен линейный электрогенератор карманных размеров, магнитный сердечник которого инерционно перемещается внутри обмотки генератора при встряхивании корпуса последнего, при этом в катушке наводится электрический ток /Генератор в кармане. - Изобретатель и рационализатор, 2006, №1/.A pocket-sized linear electric generator is known, the magnetic core of which inertially moves inside the generator winding while shaking the housing of the latter, while an electric current / generator is induced in the coil in the pocket. - Inventor and rationalizer, 2006, No. 1 /.

Масса сердечника такого генератора составляет лишь часть всей его массы и энергия пользователя тратится больше на тряску корпуса генератора, а главное, на колебание самой, имеющей значительную массу, руки пользователя, чем на колесное взаимное перемещение сердечника и катушки. Резкие и заметные движения, сопровождающие встряхивания генератора, не всегда и не в любой обстановке удобны для пользователя из-за привлечения внимания посторонних, а между тем, возможность использования генератора между делом, на ходу, в свободные промежутки времени /например, для подзарядки аккумуляторов/ весьма желательна для портативного электрогенератора. Кроме того, габариты генератора хоть и являются карманными, но он занимает в стандартном кармане основное место и неудобен для совместного ношения с мобильным телефоном /актуальным потребителей его энергии/, документами, записными книжками и подобной конфигурации вещами.The mass of the core of such a generator is only part of its mass, and the user's energy is spent more on shaking the body of the generator, and most importantly, on the oscillation of the user's hands, which have significant mass, than on the wheeled mutual movement of the core and coil. The sharp and noticeable movements that accompany the shaking of the generator are not always and not in any situation convenient for the user due to attracting the attention of outsiders, but meanwhile, the possibility of using the generator between things, on the go, at free intervals / for example, to recharge the batteries / highly desirable for a portable power generator. In addition, although the dimensions of the generator are pocket-sized, it occupies the main place in a standard pocket and is inconvenient for carrying with a mobile phone / current consumers of its energy /, documents, notebooks and similar things.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание мощного и эргономичного, удобного для использования в широком диапазоне бытовых условий линейного электромагнитомеханического генератора.The problem to which the invention is directed, is to create a powerful and ergonomic linear electromechanical generator convenient for use in a wide range of domestic conditions.

Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности весьма значительных для карманного генератора значений магнитного потока для сечений магнитопроводов катушек или магнитопровода катушки, что способствует его мощности; возможность приведения генератора в действие без особо заметных размашистых движений, привлекающих к пользователю внимание посторонних людей; компактность генератора и удобство его ношения в кармане рядом с вещами плоской конфигурации, например записной книжкой, мобильным телефоном, а также удобство агрегатирования с последним.The technical result of the invention is the possibility of very significant values for a pocket generator of magnetic flux values for the cross sections of the magnetic circuits of the coils or the magnetic circuit of the coil, which contributes to its power; the ability to power the generator without particularly noticeable sweeping movements that attract the attention of strangers to the user; the compactness of the generator and the convenience of carrying it in your pocket next to things with a flat configuration, such as a notebook, mobile phone, as well as the convenience of aggregating with the latter.

Упомянутая задача решается в портативном линейном электрогенераторе, содержащем одну или несколько катушек обмотки с магнитопроводами и подвижно установленные относительно них замыкающие эти магнитопроводы постоянные магниты, тем, что он выполнен из двух плоских, форматом своим в записную книжку, наложенных друг на друга и взаимно подвижных сдвигающихся частей, одна из которых содержит упомянутые одну или несколько катушек обмотки, оси которых практически перпендикулярны плоскости наложения частей, а вторая - постоянный магнит или магниты, замыкающие магнитопроводы этих катушекThe aforementioned problem is solved in a portable linear electric generator containing one or more winding coils with magnetic circuits and permanent magnets movably mounted relative to them, closing these magnetic circuits, in that it is made of two flat, formatted notebooks, superimposed and mutually movable parts, one of which contains the aforementioned one or more winding coils, the axes of which are almost perpendicular to the planes of the parts, and the second is a permanent magnet or magnets closing the magnetic circuits of these coils

Содержащая постоянный магнит или магниты часть генератора в частных вариантах его выполнения может содержать также элементы его магнитопровода /магниты являются полюсными/. В многокатушечных многополюсных вариантах выполнения устройства замыкающие магнитопроводы катушек магниты могут выполняться в виде единого /цельнотельного/ многоколесного постоянного магнита.A part of the generator containing a permanent magnet or magnets in particular embodiments may also contain elements of its magnetic circuit / the magnets are pole /. In multi-coil multi-pole embodiments of the device, the closing magnetic circuits of the coils of the magnets can be made in the form of a single / solid / multi-wheeled permanent magnet.

Смещающиеся /линейный сдвиг или/и осевое смещение/ части генератора, в частных вариантах его выполнения, могут устанавливаться как свободно, сцепляясь лишь силой магнитного притяжения, так и с помощью известных соединений или сочленений, обеспечивающих свободу скользящего сдвига частей или/и скользящего поворота их, например, профильных направляющих элементов и осей.The displaced / linear displacement and / or axial displacement / parts of the generator, in particular versions of its execution, can be set both freely, coupled only by the force of magnetic attraction, and using known joints or joints ensuring freedom of sliding displacement of parts and / or their sliding rotation , for example, profile guiding elements and axes.

Наиболее подходящими, отвечающими назначению генератора /в частности, удобностью для ношения/ являются его размеры, возможность которых обеспечена для него конструктивно: толщина - 1-2 см, высота и длина - порядка 10 см /стандартный карман на одежде/.The most suitable, appropriate for the purpose of the generator (in particular, comfort to wear) are its sizes, the possibility of which is provided for it constructively: thickness - 1-2 cm, height and length - about 10 cm / standard pocket on clothes /.

Определяющей особенностью генератора является достижение возможности исключительно больших, практически предельных для заданных его габаритов, площадей сечений магнитопроводов его обмоток /в плоскости наложения двух его частей, которая максимальна у генератора/, чем обеспечены как зависимая от сечения магнитопроводов максимальная мощность генератора, так и возможность работать вполсилы, на ходу, в стесненных условиях, пальцами одной руки /необходимое минимальное напряжение генератор способен давать и в таком режиме/.The defining feature of the generator is to achieve the possibility of extremely large cross-sectional areas of the magnetic circuits of its windings / in the superposition plane of its two parts, which is maximum for the generator /, which provides both the maximum power of the generator dependent on the cross-section of the magnetic cores and the ability to work half the power, on the go, in cramped conditions, with the fingers of one hand / the generator is able to give the required minimum voltage in this mode as well /.

Генератор приводится в действие посредством смещений двух его частей, со скольжением между собой - линейных возвратно-поступательных или с вращением /в последнем случае направление вращения может быть постоянным/. Движения могут напоминать процесс потирания рук. Возможна работа пальцами одной руки или рукой при закреплении одной из частей генератора.The generator is driven by displacements of its two parts, with sliding between themselves - linear reciprocating or with rotation / in the latter case, the direction of rotation can be constant /. Movement may resemble the process of rubbing hands. It is possible to work with the fingers of one hand or with the hand when fixing one of the parts of the generator.

В одном из вариантов генератора он, имеющий катушки обмотки больше чем одну, снабжен устанавливающейся и убирающейся, по желанию, осью, посредством которой в одной из возможных трансформаций генератора две его части сочленяются между собой, что позволяет изменять вид смещения частей с линейно-поступательного на вращательное, и наоборот. Вращение частей не требует от пользователя совершения резких, заметных со стороны и, возможно, кого-либо беспокоящих движений /например, соседей в общественном транспорте/. Предпочтительным является четное число катушек и симметричное расположение, среди них, оси, убираемость которой обеспечена каким-либо известным в технике способом. Направляющие элементы для режима поступательного смещения частей или отсутствуют, или выполнены убираемыми.In one embodiment of the generator, it having more than one winding coil, is equipped with an axis that can be mounted and retracted, if desired, by means of which two of its parts are joined together in one of the possible generator transformations, which allows changing the type of displacement of the parts from linearly translational to rotational and vice versa. The rotation of the parts does not require the user to make sudden, noticeable from the side and, possibly, any disturbing movements (for example, neighbors in public transport). Preferred is an even number of coils and a symmetrical arrangement, among them, of the axis, the removability of which is ensured by any method known in the art. The guiding elements for the translational displacement mode of the parts are either absent or made removable.

Во втором варианте выполнения генератора, в котором последний имеет несколько катушек обмотки, он снабжен переключателем /размещенным в части генератора, содержащей эти катушки/, позволяющим преобразовывать соединение хотя бы части этих катушек из последовательного в параллельное, и обратно, что обеспечивает согласование выходных параметров генератора /в частности, напряжения/ с нагрузкой и особенно существенно при эксплуатации его в двух режимах: максимальной производительности и режиме работы вполсилы, между делом, например, одной рукой на ходу, В последнем случае уместнее последовательное включение катушек, при котором гарантированно обеспечивается минимально необходимое напряжение, например, при подзарядке аккумулятора. Необходимого типа переключатели-коммутаторы известны.In the second embodiment of the generator, in which the latter has several winding coils, it is equipped with a switch / located in the part of the generator containing these coils /, which allows you to convert the connection of at least part of these coils from serial to parallel, and vice versa, which ensures matching of the output parameters of the generator / in particular, voltage / with load, and especially when operating it in two modes: maximum performance and half-power operation, in between, for example, one p Coy on the move, in the latter case, appropriately series connection of coils, wherein the guaranteed minimum required voltage provided by, for example, when the battery is recharged. The required type of switch-switches are known.

В третьем варианте генератора последний снабжен средствами электрического соединения и механического скрепления с типовыми мобильными телефонами как наиболее актуальным видом нагрузки. Средства электрической коммутации для данной области техники известны. Средства механического скрепления /агрегатирования/ охарактеризованы на функциональном уровне, возможны, например, магнитные устройства и т.п.In the third version of the generator, the latter is equipped with means of electrical connection and mechanical fastening with typical mobile phones as the most relevant type of load. Electrical switching means are known in the art. Means of mechanical fastening / aggregation / are characterized at the functional level, for example, magnetic devices, etc. are possible.

В четвертом варианте генератора средство его механического скрепления с мобильными телефонами представляет собой один или несколько липких элементов. Липкие элементы /довольно малочувствительные к форме скрепляемых ими предметов/ в технике известны.In a fourth embodiment of the generator, the means for mechanically bonding it to mobile phones is one or more sticky elements. Sticky elements / rather insensitive to the shape of the objects they fasten / are known in the art.

В пятом варианте генератора он, для согласования формы тока с возможными требованиями нагрузки, снабжен выпрямителем, например полупроводниковым диодом, или выпрямительным мостом из таких диодов.In the fifth embodiment of the generator, it is equipped with a rectifier, for example a semiconductor diode, or a rectifier bridge from such diodes to match the current shape with the possible requirements of the load.

В шестом варианте генератора он, для удобства его эксплуатации, снабжен запасающими электроэнергию элементами или компонентами. Используются аккумуляторы, ионисторы, конденсаторы.In the sixth version of the generator, for the convenience of its operation, it is equipped with energy-storing elements or components. Used batteries, ionistors, capacitors.

В седьмом варианте генератора последний содержит один или несколько электроосветительных элементов в качестве актуального вида его нагрузки. Применяются полупроводниковые светодиоды, лампы накаливания, газоразрядные лампы.In the seventh embodiment of the generator, the latter contains one or more electric lighting elements as an actual form of its load. Semiconductor LEDs, incandescent lamps, gas discharge lamps are used.

В восьмом варианте генератора его части, для удобства захвата и удержания их пользователем, содержат один или несколько признаков из ряда включающего углубления для пальцев, шероховатое покрытие внешних своих сторон /улучшающее сцепление их с пальцами/, вытяжные или откидные /например, шарнирные/ ручки.In the eighth embodiment of the generator, its parts, for the convenience of being gripped and held by the user, contain one or more of a number of signs including finger recesses, a rough coating of their outer sides / improving their grip with the fingers /, exhaust or folding (for example, hinged / handles).

В девятом варианте генератора для удобства ношения и захвата во время работы он снабжен ремешком или шнурком, концы которого соединяют две его подвижные части. Ремень или шнур наматываются на руку пользователя, исключая случайное падение генератора, и, в варианте чисто магнитной связи частей, утраты одной из них. Устройство следует носить на шее и вешать на стену.In the ninth version of the generator for ease of wearing and gripping during operation, it is equipped with a strap or cord, the ends of which connect its two moving parts. A belt or cord is wound around the user's hand, excluding the accidental fall of the generator, and, in the embodiment of a purely magnetic coupling of the parts, the loss of one of them. The device should be worn around the neck and hung on the wall.

Сущность устройства поясняется чертежами, где на фиг.1 дан продольный разрез одной из частей генератора, а на фиг.2 - вид генератора в собранном состоянии сбоку.The essence of the device is illustrated by drawings, where figure 1 shows a longitudinal section of one of the parts of the generator, and figure 2 is a side view of the generator in the assembled state.

Электрогенератор /фиг.1 и 2/ состоит из двух плоских, форматом с записную книжку, частей 1 и 2, одна из которых /1/ содержит четыре катушки обмотки 3 /фиг.1, стрелкой показана одна этих катушек/, оси витков которых перпендикулярны плоскости наложения частей, и их магнитопроводы, состоящие из стальных сердечников 4 катушек /стрелкой показан один из них/, и неглубокой, пропорциями портсигарной, стальной коробки 5, у которой открыта одна сторона и в которую помещены сами эти катушки. Вместе с катушками в плоской стальной коробке помещены выпрямитель 6, представляющий собой диодный мост, аккумуляторная батарея 7 с подключенным к ней через выключатель 8 осветительным светодиодом 9 и переключатель 10, в одном из положений которого обмотки катушек включены последовательно, а в другом запараллелены по две. В одной из сторон коробки установлены контактные выводы 11 генератора, позволяющие подключать к нему нагрузку. Коробка залита твердым компаундом, внешняя сторона которого хорошо выровнена. В центре между катушками в компаунде имеется нарезное отверстие и ввинчена ось 12, которая при довинчивании может выходить за поверхность заливки и входить в предусмотренное для этого отверстие части 2 /фиг.2/ генератора, которая представляет собой плоский многополюсный /восемь полюсов - запас числа полюсов сделан с учетом линейного сдвига частей/ постоянный магнит, наложенный на часть 1, подобный ей в плоской проекции и замыкающий магнитопроводы катушек. На внешней стороне магнитная часть имеет выемки 13 для пальцев. Внешние поверхности обоих частей генератора имеют шероховатое покрытие для лучшего сцепления с пальцами. Части соединены шнуром 14, длина которого позволяет носить генератор на шее. Часть 1 имеет на своей плоской стороне монтируемый /съемный, привинчивающийся/ липкий элемент 15, позволяющий скреплять генератор с мобильным телефоном.The generator / 1 and 2 / consists of two flat, format with a notebook, parts 1 and 2, one of which / 1 / contains four winding coils 3/1, the arrow shows one of these coils /, the axis of the turns of which are perpendicular the planes of the parts, and their magnetic circuits, consisting of steel cores of 4 coils / arrow shows one of them /, and a shallow, proportions cigarette case, steel box 5, in which one side is open and in which these coils are placed. Together with the coils, a rectifier 6, which is a diode bridge, a battery 7 with a light-emitting diode 9 and a switch 10 connected to it through a switch 8, and a switch 10, in one position of which the coil windings are connected in series, and in the other two in parallel, are placed in a flat steel box. In one of the sides of the box are installed the terminals 11 of the generator, allowing you to connect the load to it. The box is filled with a solid compound, the outside of which is well aligned. In the center between the coils in the compound there is a threaded hole and an axis 12 is screwed in, which, when screwed, can go beyond the pouring surface and enter the hole of the generator part 2 / Fig. 2/, which is a flat multi-pole / eight poles, is the number of poles made taking into account the linear shift of the parts / permanent magnet superimposed on part 1, similar to it in a flat projection and closing the magnetic circuits of the coils. On the outside, the magnetic part has recesses 13 for the fingers. The outer surfaces of both parts of the generator have a rough coating for better grip with your fingers. The parts are connected by a cord 14, the length of which allows the generator to be worn around the neck. Part 1 has on its flat side a mounted / removable, screwed / sticky element 15, which allows you to fasten the generator with a mobile phone.

Генератор приводится в действие посредством либо поступательно-возвратных сдвигов его частей между собой, либо при довинчивании убирающейся оси за плоскость наложения частей вращательных периодических сдвигов частей или вращения. При малой энергичности смещения частей катушки генератора с помощью переключателя включаются последовательно, что увеличивает напряжение выхода и используется при работе в стесненных условиях, на ходу, одной рукой. Шнур, наматываясь на руку, препятствует выпадению генератора из нее и разрознению частей.The generator is driven by either translational-translational shifts of its parts with each other, or by screwing the retractable axis beyond the plane of the imposition of parts of rotational periodic shifts of parts or rotation. With low energy, the displacement of the parts of the generator coil with the help of a switch are switched on in series, which increases the output voltage and is used when working in cramped conditions, on the go, with one hand. The cord, winding around the hand, prevents the generator from falling out of it and the fragmentation of parts.

Claims

1. A portable linear electric generator containing one or more coils of windings with magnetic cores and movable mounted relative to them permanent magnets closing these magnetic cores, characterized in that it is made in the form of two flat superimposed and shifted parts, one of which contains the mentioned winding coils, the axis of the turns of which are almost perpendicular to the plane of the parts, and their magnetic cores, and the second is a permanent magnet or magnets that close these magnetic cores .

2. The generator according to claim 1, characterized in that it having more than one coil of windings is provided with a mounted and retractable axis, through which in one of the transformations of the generator two of its mutually movable parts are interconnected.

3. The generator according to claim 1, characterized in that it, having coils of windings larger than one, is equipped with a switch that allows you to convert the connection of at least part of these coils from serial to parallel and vice versa.

4. The generator according to claim 1, characterized in that it is equipped with means of electrical connection and mechanical fastening with typical mobile phones.

5. The generator according to claim 1, characterized in that the means of mechanical fastening are one or more sticky elements.

6. The generator according to claim 1, characterized in that it is equipped with a rectifier.

7. The generator according to claim 1, characterized in that it contains energy storage elements or components.

8. The generator according to claim 1, characterized in that it is equipped with one or more electric lighting elements.

9. The generator according to claim 1, characterized in that its parts have one or more of a number of signs, including recesses for the fingers, a rough coating of its external sides, exhaust or folding handles.

10. The generator according to claim 1, characterized in that it is equipped with a strap or cord, the ends of which connect two mutually movable parts of the generator.