Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к амортизаторам транспортных средств, вырабатывающим электроэнергию.The invention relates to transport machinery, namely to shock absorbers of vehicles that generate electricity.
Известен амортизатор, способный вырабатывать электроэнергию при совершении колебаний автомобиля на неровностях дороги. Эту энергию используют для подзарядки аккумулятора автомобиля (http://www.lr.-fans.ru/content/не-стоит-ремонтировать-дороги). Амортизатор представляет собой стержень, на котором закреплены кольцевые постоянные магниты. Стержень с постоянными магнитами размещен внутри трубки, снабженной электромагнитной катушкой. Амортизатор работает в двух режимах: в режиме выработки электроэнергии и в режиме гашения колебаний, возникающих из-за неровностей дороги. В первом режиме при колебаниях подвески (амортизатора) на неровностях дороги трубка совершает возвратно-поступательные движения. При этом обмотка электромагнитной катушки пересекает магнитные силовые линии постоянных магнитов, установленных на стержне, индуцируя в ней переменный ток. Далее переменный ток выпрямляется и используется для подзарядки аккумулятора транспорта. По такому же принципу работает и линейный электромагнитный генератор, который превращает кинетическую энергию, появляющуюся во время езды на автомобиле по неровным дорогам, в электрическую энергию (http://www.dvl-auto.ru/tehnologii/33/218----). Полученную энергию также используют для подзарядки аккумулятора автомобиля. В режиме гашения колебаний на обмотку электромагнитной катушки подают управляемое по величине напряжение от внешнего источника тока. При этом возникающее вокруг обмотки катушки электромагнита магнитное поле взаимодействует с магнитным полем постоянных магнитов и передвигает шток амортизатора в ту или иную сторону, компенсируя вибрации.Known shock absorber, capable of generating electricity when committing vehicle vibrations on bumps in the road. This energy is used to recharge the vehicle’s battery (http://www.lr.-fans.ru/content/not-worth-repair-roads). The shock absorber is a rod on which annular permanent magnets are fixed. A permanent magnet rod is placed inside a tube equipped with an electromagnetic coil. The shock absorber operates in two modes: in the mode of generating electricity and in the mode of damping vibrations arising from road irregularities. In the first mode, when the suspension (shock absorber) vibrates on road bumps, the tube makes reciprocating movements. In this case, the winding of the electromagnetic coil crosses the magnetic field lines of permanent magnets mounted on the rod, inducing an alternating current in it. Next, the alternating current is rectified and used to recharge the vehicle battery. A linear electromagnetic generator works on the same principle, which converts the kinetic energy that appears when driving a car on rough roads into electrical energy (http://www.dvl-auto.ru/tehnologii/33/218---- ) The resulting energy is also used to recharge the car’s battery. In the mode of damping oscillations, a magnitude-controlled voltage from an external current source is supplied to the winding of the electromagnetic coil. In this case, the magnetic field that appears around the coil of the electromagnet coil interacts with the magnetic field of permanent magnets and moves the shock absorber rod in one direction or another, compensating for vibrations.
Недостаток данных устройств заключается в том, что для своей работы они требуют наличия мощного внешнего источника тока для приведения в действие электромагнита.The disadvantage of these devices is that for their work they require a powerful external current source to drive the electromagnet.
Известен также магнитный амортизатор по патенту РФ №2298118, который можно выбрать в качестве прототипа. Амортизатор содержит цилиндрический корпус, выполненный из немагнитного материала, закрытый с двух сторон крышками с головками крепления. Одна крышка снабжена штоком с закрепленной на нем подвижной круглой магнитной шайбой. Другая крышка снабжена неподвижной магнитной шайбой. Внутри цилиндрического корпуса между неподвижной и подвижной магнитными шайбами установлены левитирующие круглые магнитные шайбы. Их количество не ограничено и зависит от силы, которую необходимо приложить к штоку магнитного амортизатора. Каждая подвижная круглая магнитная шайба имеет сквозные каналы для перепуска воздуха. Стоящие рядом магнитные шайбы повернуты друг к другу одноименными полюсами и отталкиваются друг от друга. Прототип работает только в режиме гашения колебаний и не предназначен для выработки электроэнергии. Кроме того, подвижные магнитные шайбы при малом зазоре между ними и стенкой цилиндрического корпуса могут тереться друг о друга, а при большем зазоре могут перевернуться и притянуться друг к другу.Also known magnetic shock absorber according to the patent of Russian Federation No. 2298118, which can be selected as a prototype. The shock absorber contains a cylindrical body made of non-magnetic material, closed on both sides with covers with fastening heads. One cover is equipped with a rod with a movable round magnetic washer mounted on it. The other cover is equipped with a fixed magnetic washer. Inside the cylindrical body between the stationary and movable magnetic washers, levitating round magnetic washers are installed. Their number is not limited and depends on the force that must be applied to the rod of the magnetic shock absorber. Each movable round magnetic washer has through channels for air bypass. The magnetic washers standing next to each other are turned to each other by poles of the same name and are repelled from each other. The prototype works only in the mode of damping oscillations and is not intended to generate electricity. In addition, movable magnetic washers with a small gap between them and the wall of the cylindrical body can rub against each other, and with a larger gap they can roll over and be pulled to each other.
Техническая задача, решаемая при помощи предложенного изобретения, заключается в расширении функциональных возможностей амортизатора. В частности, изобретение направлено не только на гашение колебаний, но и на выработку электроэнергии.The technical problem solved by the proposed invention is to expand the functionality of the shock absorber. In particular, the invention is directed not only to damping vibrations, but also to generate electricity.
Электромагнетический амортизатор содержит верхнюю крышку с подвижным штоком, на котором закреплен подвижный магнит, нижнюю крышку с неподвижным магнитом и левитирующие магниты, размещенные между ними и передвигающиеся вдоль стержня для предотвращения переворачивания и снижения потерь на трение. Стержень выполняет функцию направляющей.The electromagnetic shock absorber comprises a top cover with a movable rod on which a movable magnet is fixed, a bottom cover with a fixed magnet and levitating magnets placed between them and moving along the rod to prevent overturning and reduce friction losses. The rod acts as a guide.
Техническое решение реализовано следующим образом: шток выполнен полым, а магниты установлены на кассетах с центральным и периферийными сквозными отверстиями. Левитирующие кассеты с магнитами нанизаны на стержень, закрепленный на нижней крышке. Все кассеты с магнитами концентрично размещены внутри каркаса из немагнитного материала, на который намотана катушка индуктивности. Сама катушка индуктивности снаружи закрыта электромагнитным экраном. Количество левитирующих магнитов не ограничено и зависит от силы, которую необходимо приложить к штоку амортизатора. Магниты могут быть из неодима. Следует иметь в виду, что кассеты повернуты друг к другу своими одноименными полюсами.The technical solution is implemented as follows: the rod is hollow, and the magnets are mounted on cassettes with central and peripheral through holes. Levitating cassettes with magnets are strung on a rod mounted on the bottom cover. All cassettes with magnets are concentrically placed inside the frame of non-magnetic material, on which an inductor is wound. The inductor itself is closed externally by an electromagnetic shield. The number of levitating magnets is not limited and depends on the force that must be applied to the shock absorber rod. Magnets can be made of neodymium. It should be borne in mind that the cassettes are turned to each other by their poles of the same name.
Электромагнетический амортизатор содержит каркас 1 из немагнитного материала с катушкой индуктивности 2. На торцах каркаса закреплены крышки 3 и 4 с центральными сквозными отверстиями. В центральном отверстии крышки 3 (верхней по чертежу крышки) установлен полый шток 5. Один конец штока снабжен головкой крепления 6. На другом конце штока закреплена подвижная кассета 7 с магнитами 8. Кассета выполнена с центральным 9 и периферийными 10 отверстиями. Периферийные отверстия служат для перепуска воздуха. В центральное отверстие крышки 4 (нижней по чертежу) вставлен стержень 11 с головкой крепления 12. Стержень 11 неподвижно прикреплен к крышке 4. На стержне установлены левитирующие кассеты 13 и неподвижная кассета 14. Катушка индуктивности 2 снабжена электромагнитным экраном 15.The electromagnetic shock absorber comprises a frame 1 of non-magnetic material with an inductor 2. Covers 3 and 4 with central through holes are fixed to the ends of the frame. A hollow rod 5 is installed in the central hole of the cover 3 (the top according to the drawing of the cover). One end of the rod is equipped with a fastening head 6. On the other end of the rod is a movable cartridge 7 with magnets 8. The cartridge is made with a central 9 and peripheral 10 holes. Peripheral openings serve for air bypass. A rod 11 with a fastening head 12 is inserted into the central hole of the lid 4 (lower in the drawing). The rod 11 is fixedly attached to the lid 4. Levitating cassettes 13 and a fixed cassette 14 are mounted on the rod. The inductor 2 is equipped with an electromagnetic shield 15.
Электромагнетический амортизатор работает следующим образом.Electromagnetic shock absorber operates as follows.
В исходном положении (в режиме гашения колебаний), при отсутствии давления на шток 5 электромагнетического амортизатора, расстояние между подвижной кассетой 7 с магнитами 8, неподвижной кассетой 14 и левитирующими кассетами 13 будет одинаковое. Нагрузка на шток 5 заставит подвижную кассету 7 и левитирующие кассеты 13 смещаться вниз к неподвижной кассете 14. Расстояние между ними уменьшится, а силы магнитных полей между кассетами возрастут, противодействуя перемещению штока вниз. Когда нагрузка снимется, то под действием магнитных полей все кассеты возвратятся в исходное положение. Установкой большего или меньшего количества левитирующих кассет с магнитами можно демпфировать большие или меньшие силы.In the initial position (in the mode of damping oscillations), in the absence of pressure on the rod 5 of the electromagnetic shock absorber, the distance between the movable cartridge 7 with magnets 8, the stationary cartridge 14 and levitating cartridges 13 will be the same. The load on the rod 5 will cause the movable cassette 7 and the levitating cassettes 13 to move downward towards the stationary cassette 14. The distance between them will decrease, and the forces of the magnetic fields between the cassettes will increase, counteracting the movement of the rod down. When the load is removed, then under the influence of magnetic fields, all cassettes will return to their original position. By installing more or less levitating cassettes with magnets, you can dampen more or less forces.
