RU82958U1

RU82958U1 - Линейный электрический генератор

Info

Publication number: RU82958U1
Application number: RU2008143578/22U
Authority: RU
Inventors: Геннадий Фёдорович Афанасьев; Татьяна Владимировна Афанасьева
Priority date: 2008-10-31
Filing date: 2008-10-31
Publication date: 2009-05-10

Abstract

1. Линейный электрический генератор, включающий корпус, каркас из немагнитного материала с расположенными на нем в ряд кольцевыми индуктивными катушками, разделенными щечками, металлический цилиндрический экран, генерирующий магнитный сердечник с осью из немагнитного материала, установленный с возможностью челночного перемещения внутри каркаса с кольцевыми индуктивными катушками между ограничительными элементами, отличающийся тем, что металлический цилиндрический экран выполнен из магнитомягкого железа, а генерирующий магнитный сердечник содержит, как минимум, два кольцевых постоянных магнита с осевой намагниченностью, зафиксированными на оси из немагнитного материала с расположенными на встречу друг другу одноименными полюсами с зазором, величина которого устанавливается распорными втулками из немагнитного материала, а число кольцевых индуктивных катушек на единицу меньше числа кольцевых постоянных магнитов. ! 2. 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 постоянного магнита, величина зазора между одноименными полюсами кольцевых постоянных магнитов составляет (0,3-1) от длины кольцевого постоянного магнита, длина каждой кольцевой индуктивной катушки равна суммарной величине зазора между полюсами и длины кольцевого постоянного магнита, высота намотки кольцевой индуктивной катушки по радиусу составляет (1-2) от длины кольцевого постоянного магнита, число кольцевых индуктивных катушек на единицу меньше ч�

Description

Полезная модель относится к преобразователям энергии на постоянных магнитах, предназначена для использования в энергетических установках, в радиотехнике, приборостроении и других отраслях техники.

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 С1, опубл. 10.08.2007 Бюл. №22), прототип.

Недостатком прототипа является малый КПД его использования, обусловленный значительным рассеянием магнитных потоков постоянных магнитов, незначительная выходная мощность, увеличение которой ограничено энергией одного магнита, числом витков катушки индуктивности, скоростью перемещения постоянного магнита, отсутствуют элементы для механической связи генерирующего магнита с двигателями, такими как электродвигатели, кулачковые и кривошипно-шатунные устройства, отличие формы выходного напряжения или тока от синусоиды, что ограничивает сферу применения генератора.

Технический результат заключается в повышении выходной мощности генератора за счет увеличения числа постоянных магнитов и способа их расположения на оси, в уменьшении рассеяния магнитных потоков, что в свою очередь, позволит увеличить энергию магнитного поля, преобразуемую

в электрическую мощность, в создании возможности осуществления механической связи генерирующих магнитов с механизмами, обеспечивающими их возвратно-поступательное движение, получении на выходе устройства напряжения или тока синусоидальной формы, что расширяет сферу применения генератора.

Технический результат достигается тем, что линейный электрический генератор содержит корпус, каркас из немагнитного материала с расположенными на нем в ряд кольцевыми индуктивными катушками, разделенными щечками, металлический цилиндрический экран, генерирующий магнитный сердечник с осью из немагнитного материала, установленный с возможностью челночного перемещения внутри каркаса с кольцевыми индуктивными катушками между ограничительными элементами. Особенностью является то, что металлический цилиндрический экран выполнен из магнитомягкого железа, а генерирующий магнитный сердечник содержит, как минимум, два кольцевых постоянных магнита с осевой намагниченностью, зафиксированными на оси из немагнитного материала с расположенными навстречу друг другу одноименными полюсами с зазором, величина которого устанавливается распорными втулками из немагнитного материала, а число кольцевых индуктивных катушек на единицу меньше числа кольцевых постоянных магнитов. Относительные размеры упомянутых составных элементов находятся в следующих пределах: 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 индуктивной катушки равна суммарной величине зазора между полюсами и длины кольцевого постоянного магнита, высота намотки каждой индуктивной катушки по радиусу составляет (1-2) от длины кольцевого постоянного магнита, число кольцевых индуктивных катушек на единицу меньше числа постоянных кольцевых магнитов, а цилиндрический экран из

магнитомягкого железа закрывает все кольцевые индуктивные катушки, размещенные на каркасе.

Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых изображено: на фиг.1 - линейный электрический генератор в разрезе; на фиг.2а и 2б - изображены схематически распределения магнитных потоков в продольной и поперечной плоскостях.

Линейный электрический генератор (фиг.1) имеет корпус 1, каркас 2 из немагнитного материала с расположенными на нем в ряд кольцевыми индуктивными катушками 3, разделенными щечками 4, металлический цилиндрический экран 5 из магнитомягкого железа, генерирующий магнитный сердечник с осью 6 из немагнитного материала, содержащий, как минимум, два кольцевых постоянных магнита 8 с осевой намагниченностью, ограничительные элементы 7, ограничивающие перемещение генерирующего магнитного сердечника. Кольцевые постоянные магниты 8, зафиксированные на оси 6 с помощью гаек 9 из немагнитного материала, расположены друг к другу одноименными полюсами с зазором, величина которого устанавливается распорными втулками 10, размещенными на оси 6 между кольцевыми постоянными магнитами 8, выполненными из немагнитного материала. Относительные размеры выше упомянутых составных элементов выбраны исходя из необходимости создания максимально возможной напряженности магнитного поля в пространстве, занимаемом обмотками кольцевых индуктивных катушек 3, находятся в пределах: длина L_м каждого кольцевого постоянного магнита 8 составляет (0,2-0,4) от диаметра Д_м кольцевого постоянного магнита 8, величина зазора L₃ между одноименными полюсами кольцевых постоянных магнитов 8 составляет (0,3-1) от длины L_м кольцевого постоянного магнита 8, длина L_к каждой кольцевой индуктивной катушки 3 равна суммарной величине L_з зазора между полюсами и длины L_м кольцевого постоянного магнита 8, высота L_c намотки кольцевой индуктивной катушки 3 по радиусу составляет (1-2) от длины L_м кольцевого постоянного магнита 8, число кольцевых индуктивных катушек 3 на

единицу меньше числа кольцевых постоянных магнитов 8, расстояние L_f между ограничительным элементом 7 и ближайшей к нему кольцевой индуктивной катушкой 3 равно (L_м+L_г), где L_м - длина кольцевого постоянного магнита, L_г - толщина фиксирующей гайки 9. Размер L_н конца оси 6 при расположении генерирующего магнитного сердечника в крайнем левом положении равен величине, необходимой для соединения с механизмом, обеспечивающим возвратно-поступательное движение генерирующего магнитного сердечника. Длина L_э магнитного экрана равна (nL_к+L_м), где n - число кольцевых индуктивных катушек 3. Встречное расположение кольцевых постоянных магнитов 8 находящихся внутри магнитного экрана, выполняющего роль внешнего магнитопровода, с уменьшением величины зазора L_з между ними позволяет в пределе получить над зазором сконцентрированный магнитный поток (см. фиг..2) с удвоенным значением магнитной индукции, благодаря чему достигается повышение КПД использования энергии магнитного поля и генерируемой мощности, снимаемой с обмоток индуктивных катушек 3. Увеличение числа кольцевых постоянных магнитов 8 и числа кольцевых индуктивных катушек 3 при их последовательном и согласном по напряжению соединении позволяет получить на выходе генератора высокое напряжение и большую мощность. Перемещение локализованного над зазором магнитного потока вдоль индуктивных катушек 3 при возвратно-поступательном движении генерирующего магнитного сердечника создает на выводах кольцевой индуктивной катушки 3 Э.Д.С. синусоидальной формы Выбор осуществлялся с учетом результатов проведенных экспериментальных исследований.

Claims

1. Линейный электрический генератор, включающий корпус, каркас из немагнитного материала с расположенными на нем в ряд кольцевыми индуктивными катушками, разделенными щечками, металлический цилиндрический экран, генерирующий магнитный сердечник с осью из немагнитного материала, установленный с возможностью челночного перемещения внутри каркаса с кольцевыми индуктивными катушками между ограничительными элементами, отличающийся тем, что металлический цилиндрический экран выполнен из магнитомягкого железа, а генерирующий магнитный сердечник содержит, как минимум, два кольцевых постоянных магнита с осевой намагниченностью, зафиксированными на оси из немагнитного материала с расположенными на встречу друг другу одноименными полюсами с зазором, величина которого устанавливается распорными втулками из немагнитного материала, а число кольцевых индуктивных катушек на единицу меньше числа кольцевых постоянных магнитов.

2. 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 постоянного магнита, величина зазора между одноименными полюсами кольцевых постоянных магнитов составляет (0,3-1) от длины кольцевого постоянного магнита, длина каждой кольцевой индуктивной катушки равна суммарной величине зазора между полюсами и длины кольцевого постоянного магнита, высота намотки кольцевой индуктивной катушки по радиусу составляет (1-2) от длины кольцевого постоянного магнита, число кольцевых индуктивных катушек на единицу меньше числа постоянных кольцевых магнитов, а металлический цилиндрический экран из магнитомягкого железа закрывает все кольцевые индуктивные катушки, размещенные на каркасе.