RU82957U1

RU82957U1 - LINEAR ELECTRIC GENERATOR

Info

Publication number: RU82957U1
Application number: RU2008145385/22U
Authority: RU
Inventors: Геннадий Фёдорович Афанасьев; Татьяна Владимировна Афанасьева
Priority date: 2008-11-14
Filing date: 2008-11-14
Publication date: 2009-05-10

Abstract

1. Линейный электрический генератор, включающий корпус, как минимум, три каркаса из немагнитного материала с расположенными на них в ряд кольцевыми индуктивными катушками, три генерирующих магнитных сердечника с осями из немагнитного материала, установленные с возможностью челночного перемещения их внутри каркасов с кольцевыми индуктивными катушками между опорными элементами, и привод, отличающийся тем, что каждый из трех генерирующих магнитных сердечника содержит, как минимум, по два кольцевых постоянных магнита с осевой намагниченностью, зафиксированных на осях из немагнитного материала с расположенными навстречу друг к другу одноименными полюсами с зазором, величина которого устанавливается распорными втулками из немагнитного материала, а число кольцевых индуктивных катушек на каждом каркасе на единицу меньше числа кольцевых постоянных магнитов каждого генерирующего магнитного сердечника. ! 2. Линейный электрический генератор по п.1, отличающийся тем, что все каркасы с кольцевыми индуктивными катушками расположены в корпусе в один ряд параллельно друг к другу, а генерирующие магнитные сердечники с осями из немагнитного материала и установленные на них кольцевые постоянные магниты связаны с приводом через общий кривошипно-шатунный механизм, обеспечивающий возвратно-поступательное перемещение генерирующих магнитных сердечников с фазовым сдвигом, равным 120°. ! 3. Линейный электрический генератор по п.1, отличающийся тем, что относительные размеры упомянутых составных элементов находятся в следующих пределах: длина каждого кольцевого постоянного магнита составляет 0,2-0,4 от диаметра кольцевого п�1. A linear electric generator, comprising a housing, at least three frames of non-magnetic material with ring inductive coils located on them in a row, three generating magnetic cores with axes of non-magnetic material installed with the possibility of shuttle movement inside the frames with ring inductive coils between supporting elements, and a drive, characterized in that each of the three generating magnetic cores contains at least two annular permanent magnets with axial magnetization Stu fixed on the axles of a nonmagnetic material arranged against each other with the same poles with a gap, the value of which is determined spacers of non-magnetic material, and the number of annular induction coils in each frame is one less than the number of annular permanent magnets each generating a magnetic core. ! 2. The linear electric generator according to claim 1, characterized in that all the frames with ring inductive coils are arranged in the housing in a row parallel to each other, and the generating magnetic cores with axes of non-magnetic material and ring permanent magnets mounted on them are connected to the drive through a common crank mechanism, providing reciprocating movement of the generating magnetic cores with a phase shift of 120 °. ! 3. The linear electric generator according to claim 1, characterized in that the relative dimensions of the said constituent elements are in the following limits: the length of each annular permanent magnet is 0.2-0.4 of the diameter of the annular p�

Description

Полезная модель относится к преобразователям энергии на постоянных магнитах, предназначена для использования в электроустановках, тихоходных приводах, системах автоматики и регулирования, приборостроении и областях техники где требуется трехфазное напряжение или ток.The utility model relates to permanent magnet energy converters; it is intended for use in electrical installations, low-speed drives, automation and control systems, instrumentation, and engineering fields where a three-phase voltage or current is required.

Известно устройство, работающее на основе преобразования энергии магнитного поля движущегося возвратно-поступательно постоянного магнита внутри обмотки по ее оси, содержащее, как и предлагаемое устройство, корпус и смонтированную в нем электромагнитную систему с одной или несколькими, расположенными в ряд, кольцевыми индуктивными катушками с цилиндрическим магнитом, установленным с возможностью челночного перемещения внутри соосного катушке канала между ограничительными элементами на его концах. В известном устройстве использован только один подвижный цилиндрический магнит (см. патент RU 2304341 C1, опубл. 10.08.2007 Бюл. №22), прототип.A device is known that operates on the basis of converting the magnetic field energy of a moving reciprocating permanent magnet inside a winding along its axis, containing, like the proposed device, a housing and an electromagnetic system mounted therein with one or more circular inductive coil inductors with a cylindrical a magnet installed with the possibility of shuttle movement inside the coaxial coil of the channel between the restrictive elements at its ends. In the known device used only one movable cylindrical magnet (see patent RU 2304341 C1, publ. 08/10/2007 Bull. No. 22), prototype.

Недостатком прототипа является незначительная выходная мощность, увеличение которой ограничено энергией одного магнита, скоростью перемещения постоянного магнита, отсутствие элементов для механической связи генерирующего магнита с двигателями, такие как электродвигатели, кулачковые и кривошипно-шатунные устройства, отсутствие возможностей получения на выходе генератора трехфазного напряжения или тока синусоидальной формы, что ограничивает сферу применения генератора.The disadvantage of the prototype is a small output power, the increase of which is limited by the energy of one magnet, the speed of movement of the permanent magnet, the absence of elements for mechanical connection of the generating magnet with motors, such as electric motors, cam and crank devices, the absence of the possibility of obtaining a three-phase voltage or current at the output of the generator sinusoidal shape, which limits the scope of the generator.

Технический результат заключается в повышении выходной мощности генератора за счет увеличения числа постоянных магнитов, способа их расположения на оси, что, в свою очередь, позволит увеличить энергию магнитного поля, преобразуемую в электрическую мощность, в создании The technical result consists in increasing the output power of the generator by increasing the number of permanent magnets, the method of their location on the axis, which, in turn, will increase the energy of the magnetic field, converted into electrical power, in creating

возможности осуществления механической связи генерирующих постоянных магнитов в механизмами, обеспечивающими их возвратно-поступательное движение и получении на выходе генератора трехфазного напряжения или тока синусоидальной формы, что расширяет сферу применениия генератора.the possibility of mechanical coupling of the generating permanent magnets in the mechanisms providing their reciprocating motion and receiving a three-phase voltage or sinusoidal current at the output of the generator, which expands the scope of application of the generator.

Технический результат достигается тем, что линейный электрический генератор, включающий корпус, как минимум три каркаса из немагнитного материала с расположенными на них в ряд кольцевыми индуктивными катушками, три генерирующих магнитных сердечника с осями из немагнитного материала, установленные с возможностью челночного перемещения их внутри каркасов с кольцевыми индуктивными катушками между опорными элементами и привод. Особенностью является то, что каждый из трех генерирующих магнитных сердечника содержит, как минимум, по два кольцевых постоянных магнита с осевой намагниченностью, зафиксированных на осях из немагнитного материала с расположенными навстречу друг к другу одноименными полюсами с зазором, величина которого устанавливается распорными втулками из немагнитного материала, а число кольцевых индуктивных катушек на каждом каркасе на единицу меньше числа кольцевых постоянных магнитов каждого генерирующего магнитного сердечника. Все каркасы с кольцевыми индуктивными катушками расположены в корпусе в один ряд параллельно друг к другу, а генерирующие магнитные сердечники с осями из немагнитного материала и установленные на них кольцевые постоянные магниты связаны с приводом через общий кривошипно-шатунный механизм, обеспечивающий возвратно-поступательное перемещение генерирующих магнитных сердечников с фазовым сдвигом, равным 120°. Относительные размеры упомянутых составных элементов находятся в следующих пределах:The technical result is achieved by the fact that a linear electric generator, comprising a housing, at least three frames of non-magnetic material with ring inductive coils located on them in a row, three generating magnetic cores with axes of non-magnetic material, installed with the possibility of shuttle movement inside the frames with ring inductive coils between the supporting elements and the drive. The peculiarity is that each of the three generating magnetic cores contains at least two annular permanent magnets with axial magnetization, fixed on axes of non-magnetic material with opposite poles facing each other with a gap, the value of which is set by spacers made of non-magnetic material and the number of ring inductive coils on each frame is one less than the number of ring permanent magnets of each generating magnetic core. All frames with ring inductive coils are arranged in a housing in a row parallel to each other, and the generating magnetic cores with axes of non-magnetic material and ring permanent magnets mounted on them are connected to the drive through a common crank mechanism, providing reciprocating movement of the generating magnetic cores with a phase shift of 120 °. The relative dimensions of these constituent elements are in the following ranges:

длина каждого кольцевого постоянного магнита составляет (0,2-0,4) от диаметра кольцевого постоянного магнита, величина зазора между одноименными полюсами кольцевых постоянных магнитов составляет (0,3-1) от длины кольцевого постоянного магнита, длина каждой кольцевой the length of each annular permanent magnet is (0.2-0.4) of the diameter of the annular permanent magnet, the gap between the same poles of the annular permanent magnets is (0.3-1) the length of the annular permanent magnet, the length of each annular

индуктивной катушки равна суммарной величине зазора между одноименными полюсами кольцевых постоянных магнитов и длины кольцевого постоянного магнита, высота намотки каждой кольцевой индуктивной катушки по радиусу составляет (1-2) от длины кольцевого постоянного магнита, число кольцевых индуктивных катушек на каждом каркасе на единицу меньше числа постоянных кольцевых магнитов каждого генерирующего магнитного сердечника.of the inductive coil is equal to the total gap between the same poles of the ring permanent magnets and the length of the ring permanent magnet, the winding height of each ring inductive coil in radius is (1-2) of the length of the ring permanent magnet, the number of ring inductive coils on each frame is one less than the number of permanent ring magnets of each generating magnetic core.

Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых изображено: на фиг.1 - линейный электрический генератор с приводом.The essence of the utility model is illustrated by graphic materials, which depict: in Fig.1 - a linear electric generator with a drive.

Линейный электрический генератор (фиг.1) имеет корпус 1, три каркаса 2 из немагнитного материала с расположенными на них в ряд кольцевыми индуктивными катушками 3 между щечками 4, расположенные параллельно друг к другу. Три генерирующих магнитных сердечника, содержащие оси 5 из немагнитного материала, каждый из которых содержит, как минимум, по два кольцевых постоянных магнита 7 с осевой намагниченностью и установленные одноименными полюсами навстречу друг к другу с зазором, определяемым длиной распорных втулок 9 из немагнитного материала, зафиксированных на осях 5 гайками 8 из немагнитного материала. Генерирующие магнитные сердечники могут свободно перемещаться внутри каркасов 2 между ограничительными элементами 6 из немагнитного упругого материала, например, резины, предотвращающих возможность ударных столкновений перемещающихся генерирующих магнитных сердечников с корпусом 2 генератора. Относительные размеры выше упомянутых составных элементов, выбранные исходя из необходимости создания максимально-возможной напряженности магнитного поля в пространстве над зазорами между кольцевыми постоянными магнитами, находятся в пределах: длина L_м каждого кольцевого постоянного магнита 7 составляет (0,2-0,4) от диаметра Д_м кольцевых постоянных магнитов 7, величина зазора L_з между одноименными Linear electric generator (figure 1) has a housing 1, three frames 2 of non-magnetic material with ring inductive coils 3 located on them in a row between the cheeks 4, located parallel to each other. Three generating magnetic cores, containing axes 5 of non-magnetic material, each of which contains at least two annular permanent magnets 7 with axial magnetization and mounted by the same poles towards each other with a gap determined by the length of the spacer sleeves 9 of non-magnetic material, fixed on axles 5 with nuts 8 of non-magnetic material. Generating magnetic cores can freely move inside the frames 2 between the restrictive elements 6 of non-magnetic elastic material, for example, rubber, preventing the possibility of shock collisions of moving generating magnetic cores with the housing 2 of the generator. The relative dimensions of the above-mentioned constituent elements, selected on the basis of the need to create the maximum possible magnetic field in the space above the gaps between the ring permanent magnets, are within: the length L _{m of} each ring permanent magnet 7 is (0.2-0.4) from diameter D _{m of} ring permanent magnets 7, the size of the gap L _s between the same

полюсами кольцевых постоянных магнитов 7 составляет (0,3-1) от длина L_м кольцевых постоянных магнитов 7, длина L_к каждой кольцевой индуктивной катушки 3 равна суммарной величине зазора L_з и длины L_м кольцевого постоянного магнита 7, высота намотки L_c по радиусу составляет (1-2) от длина L_м кольцевых постоянных магнитов7, число кольцевых индуктивных катушек 3 на каждом каркасе на единицу меньше числа постоянных кольцевых магнитов 7 на каждой из осей 5. Амплитуда перемещения генерирующих магнитных сердечников не должна превышать длины L_м кольцевых постоянных магнитов 7. Оси 5 генерирующих магнитных сердечников связаны с общим приводом 12 посредством шатунов 10 и одного коленвала 11, колена которого, сообщающие движение генерирующим магнитным сердечникам, находятся под углом 120° друг к другу, за счет чего обеспечивается генерация трехфазного напряжения на выводах Ф₁, Ф₂ и Ф₃. Кольцевые индуктивные катушки 3 могут быть соединены в звезду или треугольник. Частота выходного напряжения определяется числом оборотов коленвала 11, за счет чего предлагаемый генератор может быть использован в системах с частотным регулированием.the poles of the ring permanent magnets 7 is (0.3-1) from the length L _{m of the} ring permanent magnets 7, the length L _to each ring inductive coil 3 is equal to the total gap L _z and the length L _{m of the} ring permanent magnet 7, the winding height L _c by the radius is (1-2) from the length L _{m of} ring permanent magnets 7, the number of ring inductive coils 3 on each frame is one less than the number of permanent ring magnets 7 on each axis 5. The amplitude of movement of the generating magnetic cores should not exceed the length L _{m of} ring permanent magnets 7. The axes 5 of the generating magnetic cores are connected to the common drive 12 by means of connecting rods 10 and one crankshaft 11, the knees of which, which communicate with the movement of the generating magnetic cores, are at an angle of 120 ° to each other, thereby generating a three-phase voltage at the terminals Ф ₁ , f ₂ and f ₃ . Ring inductive coils 3 can be connected in a star or delta. The frequency of the output voltage is determined by the number of revolutions of the crankshaft 11, due to which the proposed generator can be used in systems with frequency regulation.

Claims

1. A linear electric generator, comprising a housing, at least three frames of non-magnetic material with ring inductive coils located on them in a row, three generating magnetic cores with axes of non-magnetic material installed with the possibility of shuttle movement inside the frames with ring inductive coils between supporting elements, and a drive, characterized in that each of the three generating magnetic cores contains at least two annular permanent magnets with axial magnetization Stu fixed on the axles of a nonmagnetic material arranged against each other with the same poles with a gap, the value of which is determined spacers of non-magnetic material, and the number of annular induction coils in each frame is one less than the number of annular permanent magnets each generating a magnetic core.

2. The linear electric generator according to claim 1, characterized in that all the frames with ring inductive coils are arranged in the housing in a row parallel to each other, and the generating magnetic cores with axes of non-magnetic material and ring permanent magnets mounted on them are connected to the drive through a common crank mechanism, providing reciprocating movement of the generating magnetic cores with a phase shift of 120 °.

3. The linear electric generator according to claim 1, characterized in that the relative dimensions of the said constituent elements are in the following ranges: the length of each annular permanent magnet is 0.2-0.4 of the diameter of the annular permanent magnet, the gap between the same poles of the annular constants magnets is 0.3-1 of the length of the annular permanent magnet, the length of each annular inductive coil is equal to the total gap between the same poles of the annular permanent magnets and the length of the annular a permanent magnet, the winding height of each annular radially inductive coil 1-2 of the length of the annular permanent magnet, the number of annular induction coils in each frame is one less than the number of annular permanent magnets each generating a magnetic core.