RU2743482C1 - Linear electric generator - Google Patents

Linear electric generator Download PDF

Info

Publication number
RU2743482C1
RU2743482C1 RU2020126082A RU2020126082A RU2743482C1 RU 2743482 C1 RU2743482 C1 RU 2743482C1 RU 2020126082 A RU2020126082 A RU 2020126082A RU 2020126082 A RU2020126082 A RU 2020126082A RU 2743482 C1 RU2743482 C1 RU 2743482C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cylindrical
axial
spring
magnetic core
winding
Prior art date
Application number
RU2020126082A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Константин Константинович Ким
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I"
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 образовательное учреждение высшего образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I"
Priority to RU2020126082A priority Critical patent/RU2743482C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2743482C1 publication Critical patent/RU2743482C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30—Structural association with control circuits or drive circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K35/00—Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit
    • H02K35/02—Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit with moving magnets and stationary coil systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnets (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.SUBSTANCE: invention relates to the field of electrical engineering, namely to linear electric generators. Under action of gravity of cylindrical barrel (5) and magnetic core of cylindrical shape with axial magnetisation (4) and force of spring (8) pressing movable contact (7) is in contact with lower contact platform (10). Key (13) is closed and current flows through spring (8). There is an attractive force between adjacent turns of spring (8), as result spring (8) begins to contract and magnetic core of cylindrical shape with axial magnetisation (4) will start to move upwards. As a result, sign-reversing magnetic field of permanent magnets of magnetic core of cylindrical shape with axial magnetisation (4) induces electromotive force of sinusoidal shape in turns of cylindrical coil with axial winding (3). Further, as a result of separation of movable contact (7) from lower contact site (10), electric current and force of compression of spring (8) disappear and magnetic core of cylindrical shape with axial magnetisation (4) begins to move down under action of gravity, inducing electromotive force in turns of cylindrical coil with axial winding (3).EFFECT: expansion of functional range.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехники, а более конкретно к линейным электрическим генераторам.The invention relates to electrical engineering, and more specifically to linear electric generators.

Известен линейный электрический генератор (RU 2654079, H02K 35/02, 16.05.2018), содержащий, цилиндрический корпус, два магнитных сердечника цилиндрической формы с осевой намагниченностью, размещенных внутри цилиндрического корпуса и обращенных друг к другу одноименными полюсами, две цилиндрические катушки с осевыми обмотками, размещенные на цилиндрическом корпусе над соответствующими магнитными сердечниками. Между цилиндрическими катушками с осевыми обмотками на цилиндрическом корпусе размещена цилиндрическая катушка с радиальной обмоткой.Known linear electric generator (RU 2654079, H02K 35/02, 16.05.2018), containing, a cylindrical body, two cylindrical magnetic cores with axial magnetization, placed inside the cylindrical body and facing each other with the same poles, two cylindrical coils with axial windings placed on the cylindrical body above the corresponding magnetic cores. Between the cylindrical coils with axial windings on the cylindrical body there is a cylindrical coil with a radial winding.

Так как в данном устройстве генерируемое напряжение снимается с цилиндрической катушки с радиальной обмоткой, невозможно получить напряжение синусоидальной формы, что обуславливает низкий коэффициент полезного действия линейного электрического генератора.Since in this device the generated voltage is removed from a cylindrical coil with a radial winding, it is impossible to obtain a sinusoidal voltage, which causes a low efficiency of a linear electric generator.

Известен линейный электрический генератор (RU 2654080, H02K 35/02, 16.05.2018), выбранный в качестве прототипа и содержащий цилиндрический корпус с отверстиями, на котором размещена цилиндрическая катушка с осевой обмоткой, магнитный сердечник цилиндрической формы с осевой намагниченностью, размещенный внутри цилиндрического корпуса, ограничительный элемент, размещенный внутри цилиндрического корпуса и выполненный в виде магнита, обращенного к магнитному сердечнику одноименным полюсом. На цилиндрическом корпусе размещены цилиндрическая катушка с радиальной обмоткой, расположенная рядом с ограничительным элементом, и цилиндрическая катушка с осевой обмоткой, расположенной на другом конце цилиндрического корпуса.Known linear electric generator (RU 2654080, H02K 35/02, 05/16/2018), selected as a prototype and containing a cylindrical body with holes, which houses a cylindrical coil with axial winding, a cylindrical magnetic core with axial magnetization, placed inside the cylindrical body , a limiting element located inside the cylindrical body and made in the form of a magnet facing the magnetic core with the same pole. On the cylindrical body there is a cylindrical coil with a radial winding, located next to the limiting element, and a cylindrical coil with an axial winding, located at the other end of the cylindrical body.

Недостатком прототипа является низкий коэффициент полезного действия, обусловленный тем, что генерируемое напряжение из-за присутствия высших гармоник имеет несинусоидальную форму.The disadvantage of the prototype is the low efficiency, due to the fact that the generated voltage due to the presence of higher harmonics has a non-sinusoidal shape.

Задача изобретения - повышение коэффициента полезного действия линейного электрического генератора за счет получения напряжения синусоидальной формы.The objective of the invention is to increase the efficiency of a linear electric generator by obtaining a sinusoidal voltage.

Технический результат достигается тем, что в линейном электрическом генераторе, содержащем цилиндрический корпус с отверстиями, внутри которого жестко закреплена цилиндрическая катушка с осевой обмоткой, внутри которой расположен магнитный сердечник цилиндрической формы с осевой намагниченностью, на торцах цилиндрического корпуса жестко закреплены верхняя и нижняя контактные площадки, к которым подключена цепь, состоящая из последовательно соединенных ограничительного резистора, источника питания и ключа, магнитный сердечник цилиндрической формы выполнен в виде набора кольцевых постоянных магнитов, размещенных в цилиндрическом стакане, имеющем в своих торцевых крышках сквозные отверстия, через которые проходит шток, на нижнем конце которого жестко закреплен подвижный контакт, шток верхним концом жестко прикреплен к пружине, которая другим своим концом жестко прикреплена к верхней контактной площадке, а цилиндрическая катушка с осевой обмоткой, выполненной в виде трехфазной распределенной обмотки.The technical result is achieved by the fact that in a linear electric generator containing a cylindrical body with holes, inside of which a cylindrical coil with an axial winding is rigidly fixed, inside which a cylindrical magnetic core with axial magnetization is located, the upper and lower contact pads are rigidly fixed at the ends of the cylindrical body, to which a circuit is connected, consisting of a series-connected limiting resistor, a power source and a key, a cylindrical magnetic core is made in the form of a set of annular permanent magnets placed in a cylindrical glass, which has through holes in its end caps through which the rod passes, at the lower end of which a movable contact is rigidly fixed, the stem is rigidly attached to the spring by its upper end, which is rigidly attached to the upper contact pad with its other end, and a cylindrical coil with an axial winding made in the form of a three-phase distributed oh winding.

Линейный электрический генератор поясняется чертежом.The linear electric generator is illustrated by the drawing.

Линейный электрический генератора имеет цилиндрический корпус 1 с отверстиями 2 для стравливания давления. Внутри цилиндрического корпуса 1 жестко закреплена цилиндрическая катушка с осевой обмоткой 3, выполненная в виде распределенной трехфазной петлевой или волновой обмотки (Насар С.Α., Болдеа И. Линейные тяговые электрические машины. М.: Транспорт, 1981. С. 27-30; Вольдек А.И. Электрические машины. Л.: Энергия, 1974. С. 403-431). Выводы, которые на чертеже не показаны, цилиндрической катушкой с осевой обмоткой 3 подсоединяются к нагрузке. Внутри цилиндрической катушки с осевой обмоткой 3 расположен магнитный сердечник цилиндрической формы с осевой намагниченностью 4, представляющий собой набор кольцевых постоянных магнитов, выполненный в виде набора кольцевых постоянных магнитов из ферритовых сплавов или алюминий-никель-кобальт сплавов, или самарий-кобальтовых сплавов. В результате такой конструкции магнитное поле кольцевых постоянных магнитов имеет знакопеременный характер. Магнитный сердечник цилиндрической формы с осевой намагниченностью 4 размещен в цилиндрическом стакане 5, который имеет в своих торцевых крышках сквозные отверстия на торцах, через которые проходит шток 6, на нижнем конце которого жестко закреплен подвижный контакт 7. Шток 6 верхним концом жестко прикреплен к пружине 8, которая другим своим концом жестко прикреплена к верхней контактной площадке 9 на верхнем торце цилиндрического корпуса 1. На нижнем торце цилиндрического корпуса 1 жестко закреплена нижняя контактная площадка 10, выполненная из меди. К верхней и нижней контактным площадкам 9 и 10 снаружи цилиндрического корпуса 1 подключена цепь, состоящая из последовательно соединенных ограничительного резистора 11, источника питания 12 и ключа 13.The linear electric generator has a cylindrical body 1 with holes 2 for pressure relief. Inside the cylindrical body 1, a cylindrical coil with an axial winding 3 is rigidly fixed, made in the form of a distributed three-phase loop or wave winding (Nasar S.Α., Boldea I. Linear traction electric machines. M .: Transport, 1981. S. 27-30; Voldek A.I.Electric machines.L.: Energiya, 1974. S. 403-431). The leads, which are not shown in the drawing, are connected to the load by a cylindrical coil with axial winding 3. Inside the cylindrical coil with axial winding 3, there is a cylindrical magnetic core with axial magnetization 4, which is a set of ring permanent magnets made in the form of a set of ring permanent magnets made of ferrite alloys or aluminum-nickel-cobalt alloys, or samarium-cobalt alloys. As a result of this design, the magnetic field of the annular permanent magnets has an alternating character. A cylindrical magnetic core with axial magnetization 4 is placed in a cylindrical cup 5, which has through holes in its end caps at the ends through which a rod 6 passes, at the lower end of which a movable contact 7 is rigidly fixed. The rod 6 is rigidly attached to the spring 8 by its upper end. , which at its other end is rigidly attached to the upper contact pad 9 on the upper end of the cylindrical body 1. On the lower end of the cylindrical body 1, the lower contact pad 10, made of copper, is rigidly fixed. A circuit consisting of a series-connected limiting resistor 11, a power supply 12 and a key 13 is connected to the upper and lower contact pads 9 and 10 outside the cylindrical body 1.

Работа линейного электрического генератора происходит следующим образом. Под действием силы тяжести цилиндрического стакана 5 и магнитного сердечника цилиндрической формы с осевой намагниченностью 4 и силы нажатия пружины 8 подвижный контакт 7 находится в механическом и электрическом контакте с нижней контактной площадкой 10. Замыкается ключ 13 и по цепи, состоящей из источника питания 12, ограничительного резистора 11, ключа 13, пружины 8, штока 6, подвижного контакта 7 и верхней и нижней контактных площадок 9 и 10 начинает протекать ток. В результате протекания этого тока по виткам пружины 8 между соседними витками возникнет сила притяжения, которая превысит силу тяжести цилиндрического стакана 5 и магнитного сердечника цилиндрической формы с осевой намагниченностью 4 и силу нажатия пружины 8, в результате чего пружина 8 начнет сокращаться и магнитный сердечник цилиндрической формы с осевой намагниченностью 4 начнет движение вверх. В процессе этого движения знакопеременное магнитное поле постоянных магнитов магнитного сердечника цилиндрической формы с осевой намагниченностью 4 индуцирует в витках цилиндрической катушки с осевой обмоткой 3, выполненной в виде распределенной трехфазной обмотки, электродвижущую силу синусоидальной формы. В дальнейшем в результате отрыва подвижного контакта 7 от нижней контактной площадки 10 электрический ток и сила сжатия пружины 8 исчезают, и магнитный сердечник цилиндрической формы с осевой намагниченностью 4 начинает движение вниз под действием силы тяжести, индуцируя электродвижущую силу в витках цилиндрической катушки с осевой обмоткой 3.The operation of a linear electric generator is as follows. Under the action of gravity of the cylindrical glass 5 and the magnetic core of a cylindrical shape with axial magnetization 4 and the pressing force of the spring 8, the movable contact 7 is in mechanical and electrical contact with the lower contact pad 10. Key 13 is closed and along a circuit consisting of a power supply 12 resistor 11, key 13, spring 8, rod 6, movable contact 7 and upper and lower contact pads 9 and 10, current begins to flow. As a result of the flow of this current through the turns of the spring 8, an attractive force will arise between adjacent turns, which will exceed the gravity of the cylindrical glass 5 and the magnetic core of the cylindrical shape with axial magnetization 4 and the pressing force of the spring 8, as a result of which the spring 8 will begin to contract and the magnetic core of the cylindrical shape with axial magnetization 4 will start moving up. In the process of this movement, the alternating magnetic field of permanent magnets of a cylindrical magnetic core with axial magnetization 4 induces in the turns of a cylindrical coil with an axial winding 3, made in the form of a distributed three-phase winding, a sinusoidal electromotive force. Subsequently, as a result of the separation of the movable contact 7 from the lower contact pad 10, the electric current and the compression force of the spring 8 disappear, and the cylindrical magnetic core with axial magnetization 4 begins to move downward under the action of gravity, inducing an electromotive force in the turns of the cylindrical coil with axial winding 3 ...

Как можно заметить, заявляемый линейный электрический генератор способен генерировать электродвижущую силу синусоидальной формы, что характеризует его повышенный коэффициент полезного действия.As you can see, the inventive linear electric generator is capable of generating sinusoidal electromotive force, which characterizes its increased efficiency.

Claims (1)

Линейный электрический генератор, содержащий цилиндрический корпус с отверстиями, внутри которого жестко закреплена цилиндрическая катушка с осевой обмоткой, внутри которой расположен магнитный сердечник цилиндрической формы с осевой намагниченностью, отличающийся тем, что на торцах цилиндрического корпуса жестко закреплены верхняя и нижняя контактные площадки, к которым подключена цепь, состоящая из последовательно соединенных ограничительного резистора, источника питания и ключа, магнитный сердечник цилиндрической формы выполнен в виде набора кольцевых постоянных магнитов, размещенных в цилиндрическом стакане, имеющем в своих торцевых крышках сквозные отверстия, через которые проходит шток, на нижнем конце которого жестко закреплен подвижный контакт, шток верхним концом жестко прикреплен к пружине, которая другим своим концом жестко прикреплена к верхней контактной площадке, а цилиндрическая катушка с осевой обмоткой, выполненной в виде трехфазной распределенной обмотки.A linear electric generator containing a cylindrical body with holes, inside which a cylindrical coil with an axial winding is rigidly fixed, inside which there is a cylindrical magnetic core with axial magnetization, characterized in that the upper and lower contact pads are rigidly fixed at the ends of the cylindrical body, to which the a circuit consisting of a series-connected limiting resistor, a power source and a key, a cylindrical magnetic core is made in the form of a set of ring permanent magnets placed in a cylindrical glass having through holes in its end caps through which a rod passes, at the lower end of which it is rigidly fixed a movable contact, the rod with its upper end is rigidly attached to the spring, which by its other end is rigidly attached to the upper contact pad, and a cylindrical coil with an axial winding made in the form of a three-phase distributed winding.
RU2020126082A 2020-07-31 2020-07-31 Linear electric generator RU2743482C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020126082A RU2743482C1 (en) 2020-07-31 2020-07-31 Linear electric generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020126082A RU2743482C1 (en) 2020-07-31 2020-07-31 Linear electric generator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2743482C1 true RU2743482C1 (en) 2021-02-19

Family

ID=74666024

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020126082A RU2743482C1 (en) 2020-07-31 2020-07-31 Linear electric generator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2743482C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2809802C1 (en) * 2023-04-27 2023-12-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" Transformer

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU140346U1 (en) * 2014-01-13 2014-05-10 Ян Владимирович Оробинский ELECTRIC GENERATOR
CN204696896U (en) * 2015-04-29 2015-10-07 邢台职业技术学院 A kind of linear pattern inertia-type permanent magnet generator used for buses
RU173750U1 (en) * 2016-04-27 2017-09-11 Ооо "Простая Энергия" ELECTRIC CURRENT GENERATOR
RU2654080C2 (en) * 2015-11-13 2018-05-16 Куми Вячеслав Владимирович Linear electric generator
RU2654079C2 (en) * 2015-11-13 2018-05-16 Куми Вячеслав Владимирович Linear electric generator
KR101861255B1 (en) * 2017-01-03 2018-05-25 광운대학교 산학협력단 electroner energy harvester using magnet spring

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU140346U1 (en) * 2014-01-13 2014-05-10 Ян Владимирович Оробинский ELECTRIC GENERATOR
CN204696896U (en) * 2015-04-29 2015-10-07 邢台职业技术学院 A kind of linear pattern inertia-type permanent magnet generator used for buses
RU2654080C2 (en) * 2015-11-13 2018-05-16 Куми Вячеслав Владимирович Linear electric generator
RU2654079C2 (en) * 2015-11-13 2018-05-16 Куми Вячеслав Владимирович Linear electric generator
RU173750U1 (en) * 2016-04-27 2017-09-11 Ооо "Простая Энергия" ELECTRIC CURRENT GENERATOR
KR101861255B1 (en) * 2017-01-03 2018-05-25 광운대학교 산학협력단 electroner energy harvester using magnet spring

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2809802C1 (en) * 2023-04-27 2023-12-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" Transformer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0218682A4 (en) Electromechanical transducer.
JP2017028893A (en) Oscillatory dynamo apparatus
US20170346377A1 (en) Tangentially actuated electrical generator
CN102104311A (en) Electromagnetic oscillation energy collection device
RU83373U1 (en) LINEAR ELECTRIC GENERATOR
RU2743482C1 (en) Linear electric generator
RU2367080C1 (en) Electric power generator
CN105656277A (en) Vibrating magnetoelectric generator
RU2173499C2 (en) Ac generator
CN104319975A (en) Single-groove unipolar cylindrical moving-magnet linear alternating-current generator
RU2020699C1 (en) Linear generator
RU95196U1 (en) LINEAR ELECTRIC GENERATOR
RU175679U1 (en) ELECTRIC GENERATING DEVICE
RU2654079C2 (en) Linear electric generator
RU2012133749A (en) ELECTROMAGNETIC METHOD OF POWDER GAS ENERGY CONVERSION TO MECHANICAL FORCE AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
RU134369U1 (en) LINEAR GENERATOR ON PERMANENT MAGNETS
RU2507667C2 (en) Magnetic generator
RU2809802C1 (en) Transformer
RU2796074C1 (en) Device for current and voltage symmetration with self-regulating inductance
RU2796074C9 (en) Device for current and voltage symmetration with self-regulating inductance
RU2396672C1 (en) Asynchronous motor with hollow rotor with outside excitation
RU2654080C2 (en) Linear electric generator
PL238598B1 (en) Photomagnetic engine
RU2569842C1 (en) Self-excited reciprocal generator
RU162793U1 (en) LINEAR ELECTRIC GENERATOR