RU84168U1

RU84168U1 - LINEAR ELECTRIC GENERATOR

Info

Publication number: RU84168U1
Application number: RU2008145381/22U
Authority: RU
Inventors: Геннадий Фёдорович Афанасьев; Татьяна Владимировна Афанасьева
Priority date: 2008-11-14
Filing date: 2008-11-14
Publication date: 2009-06-27

Abstract

1. Линейный электрический генератор, включающий корпус, как минимум, два каркаса из немагнитного материала с расположенными на них в ряд кольцевыми индуктивными катушками, разделенными щечками, генерирующие магнитные сердечники с осями из немагнитного материала, установленные с возможностью челночного перемещения их внутри каркасов с кольцевыми индуктивными катушками между ограничительными элементами, отличающийся тем, что каждый генерирующий магнитный сердечник содержит как минимум 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 каркасы с индуктивными катушками расположены вплотную и параллельно друг к другу, а генерирующие магнитные сердечники с осями из немагнитного материала и установленными на них кольцевыми постоянными магнитами размещены таким образом, чтобы над зазорами между северными полюсами кольцевых постоянных магнитов одного генерирующего магнитного сердечника находились зазоры между южными полюсами кольцевых постоянных магнитов соседнего генерирующего магнитного сердечника. ! 3. Линейный электрический генератор по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что длина каждой кольцевой индуктивной катушки равна сумме длин кольцевого постоянного маг1. A linear electric generator, comprising a housing, at least two frames of non-magnetic material with ring inductive coils located on them in a row, separated by cheeks, 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 restrictive elements, characterized in that each generating magnetic core contains at least two annular permanent magnets with an axial magnet magnetizations recorded on the axes 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 the frames with inductive coils are adjacent and parallel to each other, and the generating magnetic cores with axes of non-magnetic material and ring permanent magnets mounted on them are arranged so that above the gaps between the north poles of the ring permanent magnets of one generating magnetic core were the gaps between the south poles of the ring permanent magnets of the neighboring generating magnetic core. ! 3. A linear electric generator according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the length of each ring inductive coil is equal to the sum of the lengths of the ring constant magnet

Description

Полезная модель относится к преобразователям энергии на постоянных магнитах, предназначена для использования в области электрорадиотехнике и энергетике.The utility model relates to permanent magnet energy converters, intended for use in the field of electro-radio engineering and power engineering.

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 2 304 341 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 2 304 341 C1, publ. 08/10/2007 Bull. No. 22), prototype.

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.The disadvantage of the prototype is the low efficiency of its use, due to significant scattering of magnetic fluxes of permanent magnets, insignificant output power, the increase of which is limited by the energy of one magnet, the number of turns of the inductor, the speed of movement of the permanent magnet, there are no elements for mechanical coupling of the generating magnet with motors, such as electric motors , cam and crank devices, the difference in the shape of the output voltage or current from the sinusoid, which limits m scope generator.

Технический результат заключается в повышении выходной мощности генератора за счет увеличения числа постоянных магнитов и способа их расположения на оси, компановки многоосевой конструкции с уменьшенным потоком рассеяния магнитного поля кольцевых постоянных магнитов, что в The technical result consists in increasing the output power of the generator by increasing the number of permanent magnets and the method of their location on the axis, arranging a multi-axis design with a reduced flux of the magnetic field of the ring permanent magnets, which

свою очередь, позволит увеличить энергию магнитного поля, пересекающего витки кольцевых индуктивных катушек и повысить мощность генератора, 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 расширит сферу применения этого генератора.in turn, it will increase the energy of the magnetic field crossing the turns of the ring inductive coils and increase the power of the generator, by creating the possibility of mechanical connection of the generating magnets with the mechanisms that provide their reciprocating motion, receiving a voltage or current of a sinusoidal shape at the output of the device, which will expand application of this generator.

Технический результат достигается тем, что линейный электрический генератор, включающий корпус, как минимум, два каркаса из немагнитного материала, с расположенными на них в ряд кольцевыми индуктивными катушками, разделенными щечками, генерирующие магнитные сердечники с осями из немагнитного материала, установленные с возможностью челночного перемещения их внутри каркаса с кольцевыми индуктивными катушками между ограничительными элементами. Особенностью является то, что каждый генерирующий магнитный сердечник содержит, как минимум, два кольцевых постоянных магнита с осевой намагниченностью, зафиксированные на осях 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 каждом каркасе на единицу меньше числа кольцевых постоянных магнитов. Каркасы с индуктивными катушками расположены вплотную и параллельными друг к другу, а генерирующие магнитные сердечники с осями из немагнитного материала и установленными на них кольцевыми постоянными магнитами размещены таким образом, чтобы над зазором между северными полюсами кольцевых постоянных магнитов одного генерирующего магнитного сердечника находились зазоры между южными полюсами кольцевых постоянных магнитов соседнего генерирующего магнитного сердечника. Длина каждой кольцевой индуктивной катушки равна сумме длин кольцевого постоянного магнита и зазора, а перемещение каждого генерирующего магнитного сердечника не должно превышать длины кольцевого постоянного магнита и The technical result is achieved by the fact that a linear electric generator, comprising a housing, at least two frames of non-magnetic material, with ring inductive coils arranged on them in a row, separated by cheeks, generating magnetic cores with axes of non-magnetic material, installed with the possibility of shuttle movement inside the frame with ring inductive coils between the restrictive elements. A feature is that each generating magnetic core contains at least two annular permanent magnets with axial magnetization, fixed on axes of non-magnetic material with opposite poles located opposite each other with a gap, the value of which is set by spacers made of non-magnetic material, and the number of ring the inductive coils on each frame are one less than the number of ring permanent magnets. Frames with inductive coils are adjacent and parallel to each other, and the generating magnetic cores with axes of non-magnetic material and ring permanent magnets mounted on them are placed so that there are gaps between the south poles above the gap between the north poles of the ring permanent magnets of one generating magnetic core ring permanent magnets of the adjacent generating magnetic core. The length of each annular inductive coil is equal to the sum of the lengths of the annular permanent magnet and the gap, and the movement of each generating magnetic core should not exceed the length of the annular permanent magnet and

допускать выход границ каждого зазора между одноименными полюсами кольцевых постоянных магнитов за пределы длины кольцевых индуктивных катушек, а высота щечек каркасов кольцевых индуктивных катушек не должна превышать высоты их намотки. Генерирующие магнитные сердечники жестко связаны между собой флянцем с наконечником для связи с двигателем, обеспечивающим возвратно-поступательное перемещение генерирующих магнитных сердечников.to allow the boundaries of each gap between the same poles of the ring permanent magnets to go beyond the length of the ring inductive coils, and the height of the cheeks of the frames of the ring inductive coils should not exceed the height of their winding. The generating magnetic cores are rigidly interconnected by a flange with a tip for communication with the motor, providing reciprocating movement of the generating magnetic cores.

Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых изображено: на фиг.1 - линейный электрический генератор в продольном сечении; на фиг.2 - линейный электрический генератор в поперечном сечении.The essence of the utility model is illustrated by graphic materials, which depict: in Fig.1 - a linear electric generator in longitudinal section; figure 2 - linear electric generator in cross section.

Линейный электрический генератор (фиг.1) имеет корпус 1, как минимум, два каркаса 2 из немагнитного материала с расположенными на них в ряд кольцевыми индуктивными катушками 3, разделенные щечками 4, генерерирующие магнитные сердечники с осями 5 из немагнитного материала, ограничительные элементы 6, огрничивающие перемещение генерирующих магнитных сердечников, каждый из которых содержит, как миниум, два кольцевых постоянных магнита 7 с осевой намагченностью. Кольцевые постоянные магниты 7, зафиксированные на осях 5 с помощью гаек 8 из немагнитного материала, расположены на каждой оси 5 друг к другу одноименными полюсами с зазором, величина которого устанавливается распорными втулками 9 из немагнитного материала, размещенными на осях 5 между кольцевыми постоянными магнитами 7. Каркасы 2 с кольцевыми индуктивными катушками 3 расположены вплотную и параллельно друг к другу. Генерирующие магнитные сердечники с осями 5 и кольцевыми постоянными магнитами 7 расмещены в корпусе 2 таким образом, чтобы над зазорами между северными полюсами кольцевых постоянных магнитов 7 одного генерирующего магнитного сердечника находились зазоры между южными полюсами кольцевых постоянных магнитов 7 соседнего генерирующего магнитного сердечника. Такое The linear electric generator (figure 1) has a housing 1, at least two frames 2 of non-magnetic material with ring inductive coils 3 arranged on them in a row, separated by cheeks 4, generating magnetic cores with axes 5 of non-magnetic material, restrictive elements 6, restricting the movement of generating magnetic cores, each of which contains, as a minimum, two annular permanent magnets 7 with axial magnetization. Ring permanent magnets 7, fixed on axes 5 using nuts 8 of non-magnetic material, are located on each axis 5 to each other by the same poles with a gap, the value of which is set by spacers 9 of non-magnetic material, placed on axes 5 between the ring permanent magnets 7. Frames 2 with ring inductive coils 3 are located closely and parallel to each other. The generating magnetic cores with axes 5 and annular permanent magnets 7 are arranged in the housing 2 so that over the gaps between the north poles of the annular permanent magnets 7 of one generating magnetic core there are gaps between the south poles of the annular permanent magnets 7 of the adjacent generating magnetic core. Such

размещение приведет к замыканию силовых линий магнитного поля между разноименными полюсами кольцевых постоянных магнитов 7, расположенных на соседних осях 5, увеличению концентрации магнитных потоков, пересекающих витки кольцевых индуктивных катушек 3 и повышению наводимой в них ЭДС. Синхронность возвратно-поступательного движения генерирующих магнитных сердечников обеспечивается связующим флянцем 10, скрепляющим все оси 5 генератора. Наконечник 11 служит для механической связи генерирующих магнитных сердечников с двигателем или другим механизмом, обеспечивающим их возвратно-поступательное движение. 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 7 составляет (0,2-0,4) от диаметра Д_м кольцевого постоянного магнита 7, величина зазора L_з между одноименными полюсами кольцевых постоянных магнитов 7 составляет (0,3-1) от длины L_м кольцевого постоянного магнита 7, длина L_к каждой кольцевой индуктивной катушки 3 равна суммарной величине L_з зазора между полюсами и длины L_м кольцевого постоянного магнита 7, высота L_c намотки каждой кольцевой индуктивной катушки 3 по радиусу составляет (1-1,5) от длины зазора L_з между кольцевыми постоянными магнитами 7, число кольцевых индуктивных катушек 3 на каждом каркасе 2 на единицу меньше числа кольцевых постоянных магнитов 7 каждого генерирующего сердечника. Внутренний диаметр d_к каркасов 2 (см. фиг..2) больше диаметра D_м кольцевых постоянных магнитов 7 на ту минимальную величину, которая обеспечит свободное перемещение генерирующих магнитных сердечников внутри каркасов 2, расстояние L_f между ограничительным элементом 6 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 8. Встречное the placement will lead to the closure of the magnetic field lines between the opposite poles of the ring permanent magnets 7 located on adjacent axes 5, increase the concentration of magnetic fluxes crossing the turns of the ring inductive coils 3 and increase the emf induced in them. The synchronism of the reciprocating movement of the generating magnetic cores is provided by a connecting flange 10, fastening all the axes 5 of the generator. The tip 11 serves for the mechanical connection of the generating magnetic cores with the engine or other mechanism that provides their reciprocating motion. The relative dimensions of the above-mentioned component elements are selected based on the need to create the maximum possible magnetic field strength in the space occupied by the windings of the ring inductive coils 3, are in the range: the length L _{m of} each ring permanent magnet 7 is (0.2-0.4) of the diameter D _{m of the} annular permanent magnet 7, the gap L _z between the same poles of the annular permanent magnets 7 is (0.3-1) of the length L _{m of the} annular permanent magnet 7, the length L _to each inductive ring Coils 3 L equal to the total value _of the gap between the poles and the length L _m of the permanent magnet ring 7, the height L _c of each annular inductive winding coil 3 is radially (1-1.5) of the length L _of the gap between the annular permanent magnet 7, the number of ring inductive coils 3 on each frame 2 is one less than the number of ring permanent magnets 7 of each generating core. The inner diameter d _{to the} frames 2 (see Fig. 2) is greater than the diameter D _{m of the} ring permanent magnets 7 by the minimum value that will ensure the free movement of the generating magnetic cores inside the frames 2, the distance L _f between the restrictive element 6 and the nearest annular the inductive coil 3 is (L _m + L _g ), where: L _m is the length of the annular permanent magnet, L _g is the thickness of the fixing nut 8. Counter

расположение кольцевых постоянных магнитов 7 с уменьшением величины зазора L_з между ними позволяет в пределе получить над зазором близкое к удвоенному значению магнитной индукции отдельного кольцевого постолянного магнита, благодаря чему достигается повышение генерируемой мощности, снимаемой с обмоток кольцевых индуктивных катушек 3. Увеличение числа кольцевых постоянных магнитов 7 и числа кольцевых индуктивных катушек 3 при их последовательном и согласном по напряжению соединений позволяет получить на выходе генератора высокое напряжение и большую мощность. Перемещение локализованных над зазорами магнитных потоков вдоль кольцевых индуктивных катушек 3 в пределах L_к при возвратно-поступательном движении генерирующих магнитных сердечников создает на выводах каждой кольцевой индуктивной катушки 3 ЭДС синусоидальной формы. С целью повышения КПД использование энергии магнитного поля каждого кольцевого постоянного магнита 7 при увеличении их числа может быть достигнуто за счет уменьшения поля рассеяния, откуда следует о предпочтении многоосевой компановки генератора.the location of the ring permanent magnets 7 with a decrease in the gap L _z between them allows, in the limit, to obtain over the gap close to twice the value of the magnetic induction of a single annular bar magnet, thereby increasing the generated power taken from the windings of the ring inductive coils 3. An increase in the number of ring permanent magnets 7 and the number of ring inductive coils 3 with their serial and consonant voltage connections allows you to get a high voltage tension and high power. The movement of magnetic fluxes localized over the gaps along the ring inductive coils 3 within L _k during the reciprocating movement of the generating magnetic cores creates a sinusoidal EMF at the terminals of each ring inductive coil 3. In order to increase the efficiency, the use of the magnetic field energy of each annular permanent magnet 7 with an increase in their number can be achieved by reducing the scattering field, which implies the preference for a multi-axis arrangement of the generator.

Claims

1. A linear electric generator, comprising a housing, at least two frames of non-magnetic material with ring inductive coils located on them in a row, separated by cheeks, 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 restrictive elements, characterized in that each generating magnetic core contains at least two annular permanent magnets with an axial magnet magnetizations recorded on the axes 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 the frames with inductive coils are adjacent and parallel to each other, and the generating magnetic cores with axes of non-magnetic material and ring permanent magnets mounted on them are arranged so that above the gaps between the north poles of the ring permanent magnets of one generating magnetic core were the gaps between the south poles of the ring permanent magnets of the neighboring generating magnetic core.

3. A linear electric generator according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the length of each ring inductive coil is equal to the sum of the lengths of the ring permanent magnet and the gap, and the movement of each generating magnetic core should not exceed the length of the ring permanent magnet and allow the boundaries of each the gap between the same poles of the ring permanent magnets beyond the length of the ring inductive coil.

4. The linear electric generator according to claim 1, characterized in that the height of the cheeks of the frames of the ring inductive coils should not exceed the height of their winding.

5. A linear electric generator according to each of claims 1 or 2, characterized in that the generating magnetic cores are rigidly interconnected by a flange with a tip for communication with the motor, providing reciprocating movement of the generating magnetic cores.