RU2546141C1 - Inductor-type electric generator with flexible stator - Google Patents

Inductor-type electric generator with flexible stator Download PDF

Info

Publication number
RU2546141C1
RU2546141C1 RU2013147694/07A RU2013147694A RU2546141C1 RU 2546141 C1 RU2546141 C1 RU 2546141C1 RU 2013147694/07 A RU2013147694/07 A RU 2013147694/07A RU 2013147694 A RU2013147694 A RU 2013147694A RU 2546141 C1 RU2546141 C1 RU 2546141C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
poles
strips
magnetic system
recess
pole
Prior art date
Application number
RU2013147694/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013147694A (en
Inventor
Федор Федорович Пащенко
Леонид Ефимович Круковский
Владимир Викторович Торшин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук
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 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук
Priority to RU2013147694/07A priority Critical patent/RU2546141C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2546141C1 publication Critical patent/RU2546141C1/en
Publication of RU2013147694A publication Critical patent/RU2013147694A/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: stator of magnetic system 1 is made of strips of a material having ferromagnetic properties, which are adjacent to each other with flat surfaces, like plates of a transformer. These strips can be made of thin, flexible, wide plates from springy steel used for example for production of plate springs. In their middle part the strips are bent in the form of arc 2 and can be bent in the area of this arc. On both sides of arc 2 there are straight-line sections 3, 4 equal as to length, which are a continued part of the above said arc. Strips are coated on both sides with electrically insulating varnish preventing occurrence of an electrical contact between them. Self-excitation winding 5 is arranged in straight-line section 3. In the opposite straight-line section 4 there arranged is winding of armature 6, which is intended for generation of electrical power at action on a magnetic system.
EFFECT: reduction of overall dimensions and weight; improving efficiency and reliability and providing flexibility and simplifying the design.
6 cl, 12 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для получения электрической энергии при колебании различных механических деталей относительно друг друга и может быть использовано для генерирования переменного тока при колебании некоторых узлов транспортных средств, в частности рессор или других элементов подвески, например амортизаторов.The invention relates to a device for generating electrical energy by oscillating various mechanical parts relative to each other and can be used to generate alternating current when certain vehicle components vibrate, in particular springs or other suspension elements, for example shock absorbers.

Известен индукторный генератор, преобразующий колебания различных механических устройств, в частности некоторых конструктивных элементов транспортных средств в электрическую энергию (См., например, патент RU №2451616 C1 27.05.2012.A known inductor generator that converts the vibrations of various mechanical devices, in particular some structural elements of vehicles into electrical energy (See, for example, patent RU No. 2451616 C1 05.27.2012.

Известное устройство предназначено для получения электрической энергии при механическом колебании различных элементов относительно друг друга, и состоит из подвижной замкнутой магнитной цепи с зазором между полюсами, на которую механически воздействуют знакопеременной силой.The known device is designed to produce electrical energy during mechanical oscillation of various elements relative to each other, and consists of a movable closed magnetic circuit with a gap between the poles, which is mechanically influenced by alternating force.

Недостаток известного устройства заключается в том, что его применение ограничено наличием стальных рельсов.A disadvantage of the known device is that its use is limited by the presence of steel rails.

Более близким по технической сущности, по мнению авторов, и принятым за прототип является устройство для генерирования переменной ЭДС, описанное в патенте RU №2468491 C1 (27.11.2012).Closer in technical essence, according to the authors, and adopted as a prototype is a device for generating a variable EMF, described in patent RU No. 2468491 C1 (11.27.2012).

Известное устройство предназначено для получения электрической энергии при механическом колебании различных конструктивных деталей относительно друг друга, и содержит источник колебаний, источник намагничивания, магнитную систему из обращенных друг к другу полюсов, приемник электрической энергии, подвижную замкнутую магнитную цепь с зазором между полюсами, установленными на подвижных деталях, которые изменяют свое положение относительно друг друга.The known device is designed to produce electrical energy during mechanical oscillation of various structural parts relative to each other, and contains an oscillation source, a magnetization source, a magnetic system of poles facing each other, an electric energy receiver, a movable closed magnetic circuit with a gap between the poles mounted on movable details that change their position relative to each other.

Достоинство устройства состоит в том, что оно является, по существу, универсальным и может быть использовано для получения электрической энергии для различных систем, состоящих из двух колеблющихся между собой элементов.The advantage of the device is that it is essentially universal and can be used to produce electrical energy for various systems consisting of two elements oscillating between themselves.

Недостаток прототипа заключается в относительно больших габаритных размерах магнитной системы. Кроме того, для его применения необходимо наличие конструктивных элементов, преимущественно транспортных средств колеблющихся независимо относительно друг от друга.The disadvantage of the prototype is the relatively large overall dimensions of the magnetic system. In addition, for its use it is necessary to have structural elements, mainly vehicles, oscillating independently relative to each other.

Задачей данного изобретения является создание простого и надежного преобразователя колебательной энергии в электрическую энергию, достаточную для промышленного применения, и относящихся к амортизирующим элементам транспортных средств.The objective of the invention is to provide a simple and reliable Converter of vibrational energy into electrical energy, sufficient for industrial applications, and related to the shock absorbing elements of vehicles.

Техническим результатом является снижение габаритных размеров и веса генератора, повышение КПД и надежности преобразователя энергии колебаний в электрическую энергию, а также обеспечение универсальности и упрощение конструкции.The technical result is to reduce the overall dimensions and weight of the generator, increase the efficiency and reliability of the converter of vibrational energy into electrical energy, as well as providing versatility and simplifying the design.

Технический результат достигается за счет того, что в устройстве для получения электрической энергии при механическом колебании различных элементов, содержащем источник колебаний, источник намагничивания, магнитную систему из обращенных друг к другу полюсов и приемник электрической энергии, согласно изобретению магнитная система состоит из выполненных в виде полос из материала, обладающего ферромагнитными свойствами, изогнутых в виде дуги и способных изгибаться в области дуги, с равными по длине прямолинейными участками, являющимися продолжением упомянутой дуги, полосы покрыты с двух сторон лаком, на прямолинейных участках, расположенных ближе к их концу, установлены полюса, разделенные зазором, в момент наибольшего сближения полюсов зазор между ними выполнен минимальным, приемник электрической энергии и источник намагничивания расположены на линейной части магнитной системы.The technical result is achieved due to the fact that in the device for generating electrical energy during mechanical oscillation of various elements containing an oscillation source, a magnetization source, a magnetic system of poles facing each other and an electric energy receiver, according to the invention, the magnetic system consists of strips from a material having ferromagnetic properties, bent in the form of an arc and capable of bending in the region of the arc, with equal straight sections in length that are a continuation of the aforementioned arc, the strips are varnished on both sides, on straight sections located closer to their end, poles are separated by a gap, at the moment of the closest approach of the poles, the gap between them is minimal, the electric energy receiver and magnetization source are located on the linear part of the magnetic system .

Источник намагничивания может быть выполнен из намагниченного магнитотвердого материала.The magnetization source may be made of magnetized hard magnetic material.

Полюса могут быть выполнены в виде полюсных накладок, из пакета полос магнитно-мягкого материала, покрытых с двух сторон лаком, пакеты полос обращены боковыми гранями к полосам магнитной системы и содержат проем, надеваемый на полосы магнитной системы, так, чтобы концы полос магнитной системы выходили за пределы полюсов, площадь сечения полюсов равна или больше площади сечения магнитной системы, прилегающие друг к другу поверхности полюсов скошены под углом так, чтобы при полном изгибании полос, при котором зазор становится близким к нулю, эти поверхности были параллельны.The poles can be made in the form of pole plates, from a packet of strips of magnetically soft material coated with varnish on both sides, the packet of strips facing the sides of the strips of the magnetic system and contain an opening worn on the strips of the magnetic system so that the ends of the strips of the magnetic system exit outside the poles, the cross-sectional area of the poles is equal to or greater than the cross-sectional area of the magnetic system, the adjacent surfaces of the poles are beveled at an angle so that when the strips are completely bent, at which the gap becomes close to zero These surfaces are parallel.

Полюса могут быть выполнены из магнитодиэлектрика.The poles can be made of magnetodielectric.

Полюса могут быть выполнены в виде полюсных накладок, одна полюсная накладка имеет прямоугольный хвостовик, который входит внутрь другой полюсной накладки, для этого в другой полюсной накладке имеется выемка, соответствующая хвостовику, причем хвостовик входит в выемку с зазором, проходящим между внутренними боковыми кромками выемки и внутренней поверхностью выемки и поверхностями хвостовика, на внешних сторонах боковых кромок накладки с выемками выполнены скосы, расширяющиеся к основанию кромок, высота кромок несколько меньше высоты хвостовика.The poles can be made in the form of pole plates, one pole plate has a rectangular shank that fits inside the other pole plate, for this there is a recess in the other pole plate corresponding to the shank, and the shank enters the recess with a gap between the inner side edges of the recess and the inner surface of the recess and the surfaces of the shank, on the outer sides of the lateral edges of the lining with the recesses, are bevels expanding toward the base of the edges, the height of the edges is slightly less than the heights shank.

Полюса могут быть выполнены в виде полюсных накладок, внутренние прилегающие поверхности которых параллельны друг другу, а зазор проходит между накладками, вдоль их поверхности через ось симметрии перемещения полюсов, при этом каждая накладка имеет внешний боковой скос, высота которого равна расстоянию перемещения полюса, и сужающийся к концу накладки, причем скос имеет выемку, вдающуюся внутрь скоса.The poles can be made in the form of pole plates, the inner adjacent surfaces of which are parallel to each other, and the gap passes between the plates, along their surface through the axis of symmetry of the poles, with each plate has an external lateral bevel, the height of which is equal to the distance of the pole, and tapering to the end of the lining, and the bevel has a recess protruding into the bevel.

Выполнение магнитной системы, состоящей из полос материала, обладающего ферромагнитными свойствами, изогнутых в виде дуги и способных изгибаться в области дуги, с равными по длине прямолинейными участками, являющимися продолжением упомянутой дуги и покрытие полос с двух сторон лаком, с прямолинейными участками, позволяет создавать простые и надежные генераторы, вырабатывающие электрическую энергию при колебании элементов транспортных систем. Этому же способствует и расположение приемника электрической энергии и источника намагничивания на линейной части магнитной системы.The implementation of the magnetic system, consisting of strips of material having ferromagnetic properties, curved in the form of an arc and capable of bending in the region of the arc, with equal straight sections in length that are a continuation of the mentioned arc and coating the strips on both sides with varnish, with straight sections, allows you to create simple and reliable generators that generate electrical energy when the elements of transport systems oscillate. The location of the electric energy receiver and magnetization source on the linear part of the magnetic system also contributes to this.

Выполнение источника намагничивания из намагниченного магнитотвердого материала позволяет исключить или уменьшить размеры обмотки намагничивания.The implementation of the magnetization source of magnetized hard magnetic material eliminates or reduces the size of the magnetization winding.

Выполнение полюсов из магнитодиэлектрика расширяет возможности для проектировщиков при изготовлении индукторного генератора.The implementation of the poles of the magnetodielectric expands the possibilities for designers in the manufacture of the inductor generator.

Выполнение полюсов в виде полюсных накладок, состоящих из пакета полос магнитно-мягкого материала, покрытых с двух сторон лаком, при которых пакеты полос обращены боковыми гранями к полосам магнитной системы и содержат проем, надеваемый на полосы магнитной системы, так, чтобы концы полос магнитной системы выходили за пределы полюсов, с площадью сечения полюсов равной или больше площади сечения магнитной системы дает возможность упростить изготовление генератора и обеспечить равномерное распределение магнитного потока по всей магнитной цепи. Если прилегающие друг к другу поверхности полюсов скошены под углом так, чтобы при полном изгибании полос, при котором зазор становится близким к нулю, эти поверхности были параллельны, то при колебаниях магнитной системы обеспечивается максимальный диапазон изменения напряжений. Тот факт, что в момент наибольшего сближения полюсов зазор между ними выполнен минимальным, позволяет варьировать величиной магнитного потока от максимума до определенного минимума в процессе изменения зазора между полюсами.The implementation of the poles in the form of pole plates, consisting of a package of strips of soft magnetic material, varnished on both sides, in which the package of strips are turned with their lateral faces to the strips of the magnetic system and contain an opening worn on the strips of the magnetic system, so that the ends of the strips of the magnetic system went beyond the poles, with a cross-sectional area of poles equal to or greater than the cross-sectional area of the magnetic system makes it possible to simplify the manufacture of the generator and to ensure uniform distribution of magnetic flux throughout the magnetically th chain. If the adjacent surfaces of the poles are beveled at an angle so that when the strips are completely bent, at which the gap becomes close to zero, these surfaces are parallel, then when the magnetic system oscillates, the maximum voltage range is ensured. The fact that at the moment of the closest approach of the poles, the gap between them is minimal, allows you to vary the magnitude of the magnetic flux from a maximum to a certain minimum in the process of changing the gap between the poles.

Выполнение полюсов в виде полюсных накладок, при которых одна полюсная накладка имеет прямоугольный хвостовик, входящий внутрь другой полюсной накладки, в которой имеется выемка, соответствующая хвостовику позволяет повысить диапазон изменения напряжения при колебаниях магнитной системы генератора. Этому же способствуют и скосы, высота которых несколько меньше высоты хвостовика.The implementation of the poles in the form of pole plates, in which one pole plate has a rectangular shank that goes inside another pole plate, in which there is a recess corresponding to the shank, which allows increasing the voltage variation range during oscillations of the generator magnetic system. Bevels, the height of which is slightly less than the height of the shank, also contribute to this.

Выполнение полюсов в виде полюсных накладок, внутренние прилегающие поверхности которых параллельны друг другу, а зазор проходит между накладками, вдоль их поверхности через ось симметрии перемещения полюсов, при которых каждая накладка имеет внешний боковой скос с выемкой, вдающейся внутрь скоса, сужающегося к концу накладки, расширяет возможности конструктора при проектировании такого генератора и позволяет линиаризировать характер изменения напряжения при колебаниях магнитной системы генератора.The implementation of the poles in the form of pole plates, the inner adjacent surfaces of which are parallel to each other, and the gap passes between the plates, along their surface through the axis of symmetry of the poles, in which each plate has an external side bevel with a recess protruding into the bevel, tapering to the end of the plate, expands the capabilities of the designer in the design of such a generator and allows you to linearize the nature of the voltage changes during oscillations of the magnetic system of the generator.

Индукторный электрогенератор с гибким статором иллюстрируется двенадцатью фигурами.A flexible stator inductor generator is illustrated by twelve figures.

На фиг.1 изображен индукторный генератор с полюсами, выполненными из магнитодиэлектрика, вид сбоку.Figure 1 shows an inductor generator with poles made of magnetodielectric, side view.

Фиг.2 демонстрирует состояние полюсов при минимальном зазоре.Figure 2 shows the state of the poles with a minimum clearance.

На фиг.3 дан чертеж стяжек, сжимающих полосы статора, вид с торца.Figure 3 is a drawing of couplers compressing the stator strip, an end view.

На фиг.4 изображен генератора с полюсами, выполненными в виде накладок из полос, вид сбоку.Figure 4 shows a generator with poles made in the form of overlays of strips, side view.

На фиг.5 нарисованы наконечники, при которых один из них входит внутрь другого при минимальном зазоре.In Fig. 5, tips are drawn in which one of them enters into the other with a minimum clearance.

На фиг.6 дан чертеж наконечников, при которых один из них входит внутрь другого при максимальном зазоре.Figure 6 is a drawing of the tips, in which one of them goes inside the other with a maximum clearance.

На фиг.7 имеются наконечники, при которых зазор проходит между внутренними гранями наконечников параллельно плоскости перемещения полюсов при максимальном зазоре.7 there are tips in which the gap extends between the inner faces of the tips parallel to the plane of movement of the poles at the maximum clearance.

На фиг.8 дан вид наконечников, при которых зазор проходит между внутренними гранями наконечников параллельно плоскости перемещения полюсов при минимальном зазоре.On Fig is a view of the tips, in which the gap passes between the inner faces of the tips parallel to the plane of movement of the poles with a minimum clearance.

На фиг.9 показано состояние полюсов при минимальном зазоре, вид сбоку.Figure 9 shows the state of the poles with a minimum clearance, side view.

На фиг.10 представлен вид полюсов при максимальном зазоре, вид сбоку.Figure 10 presents a view of the poles at the maximum clearance, side view.

На фиг.11 начерчена принципиальная электрическая схема соединения обмоток генератора.11, a circuit diagram of the connection of the generator windings is drawn.

Фиг.12 изображает генератор со вставкой из магнитотвердого материала. 12 shows a generator with an insert of hard magnetic material.

Индукторный электрогенератор с гибким статором устроен следующим образом. Статор магнитной системы 1 (фиг.1) выполнен из полос материала (не обозначены), обладающего ферромагнитными свойствами, прилегающих друг к другу плоскими поверхностями, наподобие листов трансформатора. Эти полосы могут быть изготовлены из тонких, гибких, широких пластин пружинистой стали, идущей, например, на изготовление рессор. В средней своей части полосы изогнуты в виде дуги 2 и должны быть способны изгибаться в области этой дуги. С двух сторон от дуги 2 имеются равные по длине прямолинейные участки 3, 4, являющиеся продолжением упомянутой дуги. Полосы, в свою очередь, с двух сторон покрыты электроизоляционным лаком (не обозначен), препятствующим возникновение электрического контакта между ними. На прямолинейном участке 3 размещена обмотка самовозбуждения 5. Кроме того, на противоположном прямолинейном участке 4 размещена обмотка якоря 6, предназначенная для генерации электрической энергии при воздействии на магнитную систему. 1. Приемник электрической энергии 5 и источник намагничивания 6 представляют собой соленоидные катушки. При этом, пластины прижимают друг к другу с помощью стяжек 7 (фиг.1, 2), На прямолинейных участках, расположенных ближе к их концу, выполняют обращенные навстречу друг другу полюсные наконечники 8 и 9, так, чтобы концы полос выходили за пределы полюсных наконечников. Наконечники выполнены в виде накладок из магнитодиэлектрика (фиг.1, 2). Эти наконечники дополнительно стягивают полосы, не давая им распушиться при движении. Площадь сечения накладок полюсов равна или больше площади сечения магнитной системы. Прилегающие друг к другу поверхности наконечников 8 и 9 скошены под углом так, чтобы при полном изгибании полос, при котором зазор становится близким к нулю, эти поверхности были параллельны. Часть прямолинейных участков, выступающих за пределы наконечников, используют для приложения внешних сил.Inductive electric generator with a flexible stator is arranged as follows. The stator of the magnetic system 1 (Fig. 1) is made of strips of material (not indicated) having ferromagnetic properties adjacent to each other with flat surfaces, like transformer sheets. These strips can be made of thin, flexible, wide plates of spring steel, going, for example, for the manufacture of springs. In its middle part, the stripes are curved in the form of an arc 2 and should be able to bend in the region of this arc. On two sides of the arc 2 there are equal in length rectilinear sections 3, 4, which are a continuation of the mentioned arc. The strips, in turn, are coated on both sides with an electrical insulating varnish (not indicated), which prevents the occurrence of electrical contact between them. A self-excitation winding 5 is placed on the straight portion 3. In addition, on the opposite straight portion 4, the armature winding 6 is arranged to generate electrical energy when exposed to the magnetic system. 1. The receiver of electrical energy 5 and the magnetization source 6 are solenoidal coils. At the same time, the plates are pressed against each other using tie-rods 7 (Figs. 1, 2). In straight sections located closer to their end, pole pieces 8 and 9 facing each other are made so that the ends of the strips extend beyond the pole tips. The tips are made in the form of overlays of a magnetodielectric (figure 1, 2). These tips additionally tighten the strip, preventing them from fluffing when moving. The cross-sectional area of the pole covers is equal to or greater than the cross-sectional area of the magnetic system. The adjacent surfaces of the tips 8 and 9 are beveled at an angle so that when the strips are completely bent, at which the gap becomes close to zero, these surfaces are parallel. Part of the straight sections that extend beyond the tips are used to exert external forces.

В варианте технического решения каждая полюсная накладка выполнена в виде полос, из магнитно-мягкого материала, покрытых с двух сторон лаком (фиг.4). Полосы накладок обращены боковыми гранями к полосам магнитной системы. Площадь сечения накладок полюсов равна или больше площади сечения магнитной системы. Прилегающие друг к другу поверхности наконечников так же, как магнитодиэлектрические, скошены под углом так, чтобы при полном изгибании полос, при котором зазор становится близким к нулю, эти поверхности были параллельны.In an embodiment of the technical solution, each pole strip is made in the form of strips of soft magnetic material coated on both sides with varnish (Fig. 4). Strip strips face side faces to stripes of the magnetic system. The cross-sectional area of the pole covers is equal to or greater than the cross-sectional area of the magnetic system. The surfaces of the tips adjacent to each other, like the magnetodielectric ones, are beveled at an angle so that when the strips are completely bent, at which the gap becomes close to zero, these surfaces are parallel.

В варианте технического решения одна полюсная накладка 9 имеет прямоугольный хвостовик 10 (фиг.5, 6), который входит внутрь другого наконечника полюса 8. Для этого в полюсной накладке 8 имеется выемка 11, соответствующая хвостовику 10. Хвостовик 10 входит в выемку 11 с зазором, проходящим между внутренними боковыми кромками 12 выемки 11 и внутренней поверхностью 13 выемки и поверхностями хвостовика 10. На внешних сторонах боковых кромок накладки 8 выполнены скосы 14, расширяющиеся к основанию кромок. Высота кромок несколько меньше высоты хвостовика.In an embodiment of the technical solution, one pole strip 9 has a rectangular shank 10 (FIGS. 5, 6), which goes inside the other tip of the pole 8. For this, the pole plate 8 has a recess 11 corresponding to the shank 10. The shank 10 enters the recess 11 with a gap passing between the inner lateral edges 12 of the recess 11 and the inner surface 13 of the recess and the surfaces of the shank 10. On the outer sides of the lateral edges of the lining 8, bevels 14 are made expanding toward the base of the edges. The height of the edges is slightly less than the height of the shank.

Фиг.5 дает представление о состоянии полюсных накладок при их сближении, а фиг.6 показывает состояние магнитных полюсных накладок в период, когда полюса расходятся на максимальное расстояние.Figure 5 gives an idea of the state of the pole plates when they approach each other, and Figure 6 shows the state of the magnetic pole plates during the period when the poles diverge to the maximum distance.

В варианте технического решения наконечники выполнены в виде полюсных накладок 8 и 9 (фиг.7, 8), внутренние прилегающие поверхности 15 и 16 которых параллельны друг другу, а зазор (не обозначен), проходит между накладками, вдоль их поверхности 15 и 16 через ось симметрии перемещения полюсов, при этом каждая накладка имеет внешний боковой скос 17, высота которого равна расстоянию перемещения полюса, и сужающийся к концу накладки, причем скос имеет выемку, вдающуюся внутрь скоса.In the embodiment of the technical solution, the tips are made in the form of pole plates 8 and 9 (Figs. 7, 8), the inner adjacent surfaces 15 and 16 of which are parallel to each other, and the gap (not indicated) passes between the plates along their surface 15 and 16 through the axis of symmetry of the movement of the poles, with each pad has an external lateral bevel 17, the height of which is equal to the distance of the pole, and tapering to the end of the pad, and the bevel has a recess protruding into the bevel.

Фиг.9 дает представление о состоянии полюсных накладок при их сближении при виде сбоку, а фиг.10 показывает состояние магнитных полюсных накладок в период, когда полюса расходятся на максимальное расстояние также при виде сбоку.Fig.9 gives an idea of the state of the pole plates when they approach each other when viewed from the side, and Fig.10 shows the state of the magnetic pole plates during the period when the poles diverge to the maximum distance also when viewed from the side.

Прямолинейные участки статора, выступающие за пределы торцевых накладок являются и местом приложения внешних сил. Один из участков крепится, например, к лонжерону (не показан) транспортного средства. Второй участок крепиться к элементу подвески ТС, совершающему возвратно-поступательное движение по отношению к упомянутому лонжерону. Узел крепления зависит от конструктивных параметров подвески.The rectilinear sections of the stator protruding beyond the end plates are also the place of application of external forces. One of the sections is attached, for example, to the side member (not shown) of the vehicle. The second section is attached to the suspension element of the vehicle, making a reciprocating motion with respect to the said spar. The mount depends on the design parameters of the suspension.

Генерирующая обмотка 6 (фиг.11) подключена на вход двухполупериодного выпрямительного моста 18, выходом которого является приемник электрической энергии. Обмотка намагничивания 5 подключена к выходу сети постоянного тока. В схеме используется также обратный диод 19, включенный в цепи питания обмотки намагничивания и предупреждающий излишнее потребление тока от сети.The generating winding 6 (Fig. 11) is connected to the input of a half-wave rectifier bridge 18, the output of which is a receiver of electrical energy. The magnetization winding 5 is connected to the output of the DC network. The circuit also uses a reverse diode 19, which is included in the power supply circuit of the magnetizing winding and prevents excessive current consumption from the network.

В варианте технического решения генератор содержит намагниченную вставку 20 (фиг.12), выполненную из магнитотвердого материала.In an embodiment of the technical solution, the generator comprises a magnetized insert 20 (Fig. 12) made of hard magnetic material.

Индукторный электрогенератор с гибким статором действует следующим образом. Во время движения транспортного средства некоторые элементы его подвески совершают возвратно-поступательное движение относительно друг друга. Такими элементами могут быть рессоры, амортизаторы и др. Для приведения в движение гибкого генератора необходимо одну выступающую часть прямолинейного участка, например, 3 (фиг.1, 4, 12) сочленить с неподвижным элементом рессоры или амортизатора, а вторую выступающую деталь статора, например, 4 соединить с перемещающимся возвратно-поступательно конструктивным элементом того же амортизатора или рессоры. Сам корпус генератора не к чему не крепится и свободно располагается в пространстве. При воздействии на выступающие части прямолинейных участков статора 10, 11 знакопеременной силой, последние приходят в движение, сгибая статор в области дуги 3, заставляя полюса 8 и 9 приближаться, или удаляться по отношению друг к другу. За счет остаточной намагниченности или за счет постоянного магнита 16 в статоре 1 (фиг.12) сохраняется магнитное поле «ф». При изменении зазора напряженность магнитного поля меняется, то увеличивается, то уменьшается. Это приводит к изменению индукции и, следовательно, к изменению магнитного потока ф. В соответствии с формулой Максвелла в обмотке якоря 7 возникает электродвижущая сила (ЭДС) «е»:Induction electric generator with a flexible stator operates as follows. During the movement of the vehicle, some elements of its suspension make a reciprocating motion relative to each other. Such elements can be springs, shock absorbers, etc. To drive a flexible generator, one protruding part of the rectilinear section, for example, 3 (Figs. 1, 4, 12) must be connected with the fixed element of the spring or shock absorber, and the second protruding part of the stator, for example , 4 to connect with the moving reciprocating structural element of the same shock absorber or spring. The generator body itself is not attached to anything and is freely located in space. When exposed to the protruding parts of the rectilinear sections of the stator 10, 11 with alternating force, the latter come into motion, bending the stator in the region of the arc 3, forcing the poles 8 and 9 to approach, or move away from each other. Due to the residual magnetization or due to the permanent magnet 16 in the stator 1 (Fig) magnetic field "f" is maintained. When the gap changes, the magnetic field strength changes, then increases, then decreases. This leads to a change in induction and, consequently, to a change in the magnetic flux f. In accordance with the Maxwell formula in the winding of the armature 7 there is an electromotive force (EMF) "e":

Figure 00000001
Figure 00000001

где w - число витков в обмотке 6, dф/dt - изменение магнитного потока dф за время dt.where w is the number of turns in the winding 6, df / dt is the change in magnetic flux df during dt.

Как известно, величина магнитного потока в магнитной цепи зависит от размера воздушного зазора δ, что можно представить в виде соотношения ф=f(δ). Тогда формулу 1 можно переписать в виде

Figure 00000002
.As is known, the magnitude of the magnetic flux in the magnetic circuit depends on the size of the air gap δ, which can be represented as the ratio φ = f (δ). Then formula 1 can be rewritten as
Figure 00000002
.

Если магнитные полюса выполнены согласно фиг.5, 6 или 7, 8, то закон изменения магнитного потока будет иметь более сложный характер, поскольку на участках из ферромагнитного материала величина магнитного потока «ф» зависит также от толщины «h» этого ферромагнитного материала, через который поток проходит, т.е.If the magnetic poles are made according to FIGS. 5, 6 or 7, 8, then the law of variation of the magnetic flux will be more complex, since in areas of ferromagnetic material the magnitude of the magnetic flux "f" also depends on the thickness "h" of this ferromagnetic material, through which flow passes, i.e.

Figure 00000003
.
Figure 00000003
.

Таким образом, суммарная функция зависимости магнитного поля от зазора (фиг.5, 6, 7, 8, 9, 10) будет иметь вид:Thus, the total function of the dependence of the magnetic field on the gap (Fig. 5, 6, 7, 8, 9, 10) will have the form:

Figure 00000004
.
Figure 00000004
.

При определенных геометрических размерах зазора, боковых скосов выемки, поверхности и толщины хвостовика (фиг.5, 6) можно обеспечить зависимость магнитного потока и, следовательно, ЭДС от зазора, близкую к линейной, что повышает функциональные свойства генератора. Полученная в результате переменная ЭДС после выпрямителя 18 (фиг.11) поступает в бортовую сеть, в качестве которой может быть использован аккумулятор. За счет генерируемой ЭДС появляется и ток в обмотке возбуждения 6, что приводит к увеличению магнитного потока в статоре 1. Самовозбуждение способствует нарастанию ЭДС до момента, когда происходит насыщение железа статора. После чего автономное электропитание от генератора выходит на постоянный режим.With certain geometric dimensions of the gap, lateral bevels of the recess, the surface and thickness of the shank (FIGS. 5, 6), it is possible to ensure a magnetic flux and, therefore, EMF dependence on the gap close to linear, which increases the functional properties of the generator. The resulting EMF variable after rectifier 18 (Fig. 11) enters the on-board network, which can be used as a battery. Due to the generated EMF, a current appears in the excitation winding 6, which leads to an increase in magnetic flux in the stator 1. Self-excitation contributes to an increase in the EMF until the stator iron is saturated. Then the autonomous power supply from the generator goes to a constant mode.

Для того чтобы не повредить полюсные наконечники необходимо заранее определить минимально допустимое изменение просвета между поверхностями полюсов с тем, чтобы не получить соударение между ними.In order not to damage the pole pieces, it is necessary to determine in advance the minimum allowable change in the clearance between the surfaces of the poles so as not to get a collision between them.

Если полюса 8, 9 (фиг.10) выполнены из магнитодиэлектрика, то это упрощает технологию их изготовления, что расширяет возможности для проектировщиков.If the poles 8, 9 (figure 10) are made of magnetodielectric, then this simplifies the technology of their manufacture, which expands the possibilities for designers.

Если полюса 6, 9 выполнены из полос из магнитно-мягкого материала, покрытых лаком, и полосы полюсов обращены боковыми гранями к полосам магнитной системы, то это позволяет упростить процесс изготовления генератора, при этом площадь сечения полюсов должна быть равной или большей в сравнении с площадью сечения магнитной системы 3, 4.If the poles 6, 9 are made of strips of magnetically soft material coated with varnish, and the strips of poles face the sides of the strips of the magnetic system, this makes it possible to simplify the manufacturing process of the generator, while the cross-sectional area of the poles should be equal to or greater than the area sections of the magnetic system 3, 4.

Желательно, чтобы в момент наибольшего сближения полюсов 8, 9 зазор между ними был минимальным, что позволяет варьировать величиной магнитного потока от максимума до определенного минимума в процессе изменения зазора между полюсами.It is desirable that at the moment of the closest approach of the poles 8, 9, the gap between them is minimal, which allows you to vary the magnitude of the magnetic flux from a maximum to a certain minimum in the process of changing the gap between the poles.

Выполнение полюсов в виде полюсных накладок, при которых одна полюсная накладка имеет прямоугольный хвостовик 10 (фиг.5, 6), входящий внутрь другой полюсной накладки 8, в которой имеется выемка 13, соответствующая хвостовику, позволяет повысить диапазон изменения напряжения при колебаниях магнитной системы генератора. Этому же способствуют и скосы 14, высота которых несколько меньше высоты хвостовика 10.The implementation of the poles in the form of pole plates, in which one pole plate has a rectangular shank 10 (Fig.5, 6), which is included inside another pole plate 8, in which there is a recess 13 corresponding to the shank, allows you to increase the voltage variation range during oscillations of the generator magnetic system . This is also facilitated by the bevels 14, the height of which is slightly less than the height of the shank 10.

Выполнение полюсов в виде полюсных накладок, внутренние прилегающие поверхности которых параллельны друг другу, а зазор проходит между накладками, вдоль их поверхности 15, 16 (фиг.7, 8) через ось симметрии перемещения полюсов, при которых каждая накладка имеет внешний боковой скос с выемкой, вдающейся внутрь скоса, сужающегося к концу накладки, расширяет возможности конструктора при проектировании такого генератора и позволяет линиаризировать характер изменения напряжения при колебаниях магнитной системы генератора.The implementation of the poles in the form of pole plates, the inner adjacent surfaces of which are parallel to each other, and the gap passes between the plates, along their surface 15, 16 (Fig.7, 8) through the axis of symmetry of the movement of the poles, in which each plate has an external lateral bevel with a recess , which extends into the bevel, tapering towards the end of the lining, expands the possibilities of the designer when designing such a generator and allows linearizing the nature of the voltage change during oscillations of the generator’s magnetic system.

Достоинство данного устройства заключается в том, что на его основании можно изготавливать простые и надежные генераторы собственных нужд ТС, в которых используется дармовая энергия колебаний амортизирующих подвесок. Это устройство может быть применено в любых транспортных системах, в которых используется система амортизации корпуса и будет способствовать повышению энергетических возможностей в ТС.The advantage of this device lies in the fact that on its basis it is possible to produce simple and reliable generators of the vehicle’s own needs, which use the gratuitous vibration energy of shock absorbing suspensions. This device can be used in any transport systems that use the hull damping system and will help increase energy capabilities in the vehicle.

Claims (6)

1. Индукторный электрогенератор с гибким статором, содержащий источник колебаний, источник намагничивания, магнитную систему из обращенных друг к другу полюсов и приемник электрической энергии, отличающийся тем, что магнитная система состоит из выполненных в виде полос из материала, обладающего ферромагнитными свойствами, изогнутых в виде дуги и способных изгибаться в области дуги, с равными по длине прямолинейными участками, являющимися продолжением упомянутой дуги, полосы покрыты с двух сторон лаком, на прямолинейных участках, расположенных ближе к их концу, установлены полюса, разделенные зазором, в момент наибольшего сближения полюсов зазор между ними выполнен минимальным, приемник электрической энергии и источник намагничивания расположены на линейной части магнитной системы.1. Inductive electric generator with a flexible stator, containing an oscillation source, a magnetization source, a magnetic system of poles facing each other and an electric energy receiver, characterized in that the magnetic system consists of strips made of a material having ferromagnetic properties, curved in the form arcs and capable of bending in the region of the arc, with straight sections with equal lengths that are a continuation of the mentioned arc, strips are varnished on both sides, in straight sections, At the moment of the closest approach of the poles, the gap between them is made minimal, the electric energy receiver and magnetization source are located on the linear part of the magnetic system. 2. Индукторный электрогенератор по п.1, отличающийся тем, что источник намагничивания выполнен из намагниченного магнитотвердого материала.2. The inductor generator according to claim 1, characterized in that the magnetization source is made of magnetized hard magnetic material. 3. Индукторный электрогенератор по п.1, отличающийся тем, что полюса выполнены в виде полюсных накладок, из пакета полос магнитно-мягкого материала, покрытых с двух сторон лаком, пакеты полос обращены боковыми гранями к полосам магнитной системы и содержат проем, надеваемый на полосы магнитной системы, так, чтобы концы полос магнитной системы выходили за пределы полюсов, площадь сечения полюсов равна или больше площади сечения магнитной системы, прилегающие друг к другу поверхности полюсов скошены под углом так, чтобы при полном изгибании полос, при котором зазор становится близким к нулю, эти поверхности были параллельны.3. The inductor generator according to claim 1, characterized in that the poles are made in the form of pole plates, from a packet of strips of soft magnetic material coated on both sides with varnish, the packet of strips facing the sides of the strips of the magnetic system and contain an opening worn on the strips of the magnetic system, so that the ends of the strips of the magnetic system extend beyond the poles, the cross-sectional area of the poles is equal to or greater than the cross-sectional area of the magnetic system, the adjacent surfaces of the poles are beveled at an angle so that when completely bent Olos, wherein the gap becomes close to zero, these surfaces were parallel. 4. Индукторный электрогенератор по п.1, отличающийся тем, что полюса выполнены из магнитодиэлектрика.4. The inductor generator according to claim 1, characterized in that the poles are made of magnetodielectric. 5. Индукторный электрогенератор по п.1, отличающийся тем, что полюса выполнены в виде полюсных накладок, одна полюсная накладка имеет прямоугольный хвостовик, который входит внутрь другой полюсной накладки, для этого в другой полюсной накладке имеется выемка, соответствующая хвостовику, причем хвостовик входит в выемку с зазором, проходящим между внутренними боковыми кромками выемки и внутренней поверхностью выемки и поверхностями хвостовика, на внешних сторонах боковых кромок накладки с выемками выполнены скосы, расширяющиеся к основанию кромок, высота кромок несколько меньше высоты хвостовика.5. The inductor generator according to claim 1, characterized in that the poles are made in the form of pole plates, one pole plate has a rectangular shank that fits inside the other pole plate, for this there is a recess in the other pole plate corresponding to the shaft, and the shaft is included in a recess with a gap extending between the inner lateral edges of the recess and the inner surface of the recess and the surfaces of the shank, bevels are made on the outer sides of the lateral edges of the lining with recesses, expanding toward the base edges, the height of the edges is slightly less than the height of the shank. 6. Индукторный электрогенератор по п.1, отличающийся тем, что полюса выполнены в виде полюсных накладок, внутренние прилегающие поверхности которых параллельны друг другу, а зазор проходит между накладками, вдоль их поверхности через ось симметрии перемещения полюсов, при этом каждая накладка имеет внешний боковой скос, высота которого равна расстоянию перемещения полюса, и сужающийся к концу накладки, причем скос имеет выемку, вдающуюся внутрь скоса. 6. The inductor generator according to claim 1, characterized in that the poles are made in the form of pole plates, the inner adjacent surfaces of which are parallel to each other, and the gap passes between the plates, along their surface through the axis of symmetry of the movement of the poles, with each plate has an external lateral bevel, the height of which is equal to the distance of the pole, and tapering to the end of the lining, and the bevel has a recess protruding into the bevel.
RU2013147694/07A 2013-10-25 2013-10-25 Inductor-type electric generator with flexible stator RU2546141C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013147694/07A RU2546141C1 (en) 2013-10-25 2013-10-25 Inductor-type electric generator with flexible stator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013147694/07A RU2546141C1 (en) 2013-10-25 2013-10-25 Inductor-type electric generator with flexible stator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2546141C1 true RU2546141C1 (en) 2015-04-10
RU2013147694A RU2013147694A (en) 2015-04-27

Family

ID=53283176

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013147694/07A RU2546141C1 (en) 2013-10-25 2013-10-25 Inductor-type electric generator with flexible stator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2546141C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1457636A (en) * 1975-04-19 1976-12-08 Thomas J Energy reclamation in vehicles
SU1320092A1 (en) * 1983-07-13 1987-06-30 И И. П тницкий, С. К. Никифорова, И. А. Борц и К. И. П тницка Drive of electric generator,particularly of vehicle
RU2292106C2 (en) * 2005-03-30 2007-01-20 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" Magnetoelectric generator
RU2368056C1 (en) * 2008-06-05 2009-09-20 Открытое Акционерное Общество "Завод Автоприбор" Magnetoelectric generator of oscillatory motion
RU2468491C1 (en) * 2011-04-28 2012-11-27 Учреждение Российской академии наук Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН Device for generating electric energy at mechanical vibrations

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1457636A (en) * 1975-04-19 1976-12-08 Thomas J Energy reclamation in vehicles
SU1320092A1 (en) * 1983-07-13 1987-06-30 И И. П тницкий, С. К. Никифорова, И. А. Борц и К. И. П тницка Drive of electric generator,particularly of vehicle
RU2292106C2 (en) * 2005-03-30 2007-01-20 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" Magnetoelectric generator
RU2368056C1 (en) * 2008-06-05 2009-09-20 Открытое Акционерное Общество "Завод Автоприбор" Magnetoelectric generator of oscillatory motion
RU2468491C1 (en) * 2011-04-28 2012-11-27 Учреждение Российской академии наук Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН Device for generating electric energy at mechanical vibrations

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013147694A (en) 2015-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8618702B2 (en) Vibration energy generator
JP4704093B2 (en) Vibration generator
JP2011166894A (en) Oscillating generator
JP2012039824A (en) Vibration generator
RU2468491C1 (en) Device for generating electric energy at mechanical vibrations
JP2012249442A (en) Oscillating generator
WO2014207974A1 (en) Energy conversion apparatus
JP5327110B2 (en) Vibration generator
WO2012002109A1 (en) Oscillating power generator
JP2012151985A (en) Vibration power generator
US6538349B1 (en) Linear reciprocating flux reversal permanent magnetic machine
JP2012151982A (en) Vibration power generator
RU2546141C1 (en) Inductor-type electric generator with flexible stator
Jiang et al. Design and modelling of a novel linear electromagnetic vibration energy harvester
RU2546146C1 (en) Electric energy production method in inductor generator with flexible stator
JP5756856B2 (en) Electromagnetic actuators with improved force density and application to electric razors
RU2564682C2 (en) Linear electric motor for small electric portable device
JP5758068B2 (en) Electromagnetic induction generator
WO2014024487A1 (en) Energy conversion device
JP2011172391A (en) Vibration generator
JP2014050204A (en) Oscillating generator
JP2014204482A (en) Energy conversion device
JP2011166893A (en) Oscillating generator
JP2011250611A (en) Vibration generator
RU2540413C1 (en) Vibration-to-voltage converter

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181026