Линейный электрогенератор на постоянных магнитах. Линейный генератор с подвижным магнитным сердечникомЛинейный генератор | Кругом обман
Если мы снабдим ноутбук тюнером, у нас будет радиоприемник, телевизор, интернет и прочие прибамбасы для развлечения и работы. Добавим пару светодиодных лампочек, и мы уже почти полностью независимы от чубайсиков. При низком энергопотреблении ноутбуков, 7 амперного аккумулятора хватит на 8-12 часов работы. Если снабдить аккумулятор зарядкой на линейном генераторе, который будет подзаряжать его непрерывно – проблема будет решена. Предлагаю для энтузиастов более простую и дешевую модель, которая уже «обкатана» и работает. Собрать эту модель может любой желающий поэкспериментировать в этой области, специальных знаний не требуется, но конечно желательно. Я имею в виду «линейный генератор». Многие видели фонарики, изготовленные на линейном генераторе. Стоит их немного потрусить и энергии хватает на несколько минут горения светодиода. http://mobipower.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=55 пройдя по этой ссылке можно ознакомиться с линейным генератором сделанным любителями, для зарядки аккумулятора. Этот линейный генератор собранный на небольших магнитах уже обладает достаточной мощностью для зарядки аккумулятора. Конечно, линейный генератор собранный любителями, требует усовершенствования – не трусить же вам его сутки напролет руками. Я приобрел поисковой магнит P-60-06-30-N, от всех других поисковых магнитов он отличается тем, что не имеет стального стакана и одинаково сильно работает, как на плоскостях, так и по окружности. Это довольно сильный магнит, с силой сцепления 124 кг, линейный генератор на нём должен получиться мощным. В центре этого магнита имеется отверстие, что облегчает его применение. Представьте шпильку, в центре которой с помощью шайб и гаек закреплен этот магнит. Шпилька, через «П» образную пластину, закрепленную на концах шпильки, горизонтально подвешена на неподвижной опоре. Это позволяет ей, вместе с магнитом, горизонтально перемещаться, внутри жестко закрепленной катушки. Подвеска жесткая, поэтому магнит может перемещаться только вдоль катушки. Если мы возьмемся за конец шпильки рукой и начнем её двигать в катушке, она начнет вырабатывать ток – вот и получился генератор, осталось только его автоматизировать. Это можно сделать с помощью электромагнита и датчика Холла. На одном конце шпильки закрепляем дисковый магнит, напротив него закрепляется электромагнит, с сердечником равным по диаметру магниту. Электромагнит подключен через исполнительный механизм, управляемый датчиком холла, к аккумулятору. При движении шпильки в сторону электромагнита, постоянный магнит, закрепленный на конце шпильки, притягивается к сердечнику электромагнита. Но на минимальном расстоянии до электромагнита срабатывает датчик Холла, включается электромагнит, одноименным полем с постоянным магнитом, и в результате сильным толчком отбрасывает шпильку с магнитом в противоположный конец. На другом конце, напротив шпильки можно неподвижно закрепить пружину, которая будет отбрасывать шпильку в обратную сторону. Таким образом, процесс будет длиться непрерывно. Вместо пружины можно закрепить неподвижно дисковый постоянный магнит, а на шпильке такой же дисковый магнит, одноименными полюсами друг к другу. Если вы пробовали соединить, одноименными полюсами, два неодимовых магнита, даже не очень больших, вы представляете, как это трудно. Причем магниты, при соединении, стремятся уйти в сторону, поэтому возможно потребуется вместо одного магнита, установить 4, с небольшим наклоном, чтобы они уравновешивали друг друга. В этом случае шпилька будет получать толчок строго горизонтально, что и требуется. Таким образом, на шпильке будет один магнит, а неподвижно будут закреплены 4, может быть будет достаточно и 3, симметрично расположенных. Когда вы соберете подобное устройство, катушку электромагнита необходимо будет настроить в резонанс, для минимального потребления тока. Для этого в разрыв катушки необходимо включить амперметр, а к самой катушке параллельно подсоединять неполярные конденсаторы, добиваясь наименьшего потребления тока электромагнитом. При входе в резонанс электромагнит будет потреблять минимальный ток, вся остальная мощность генератора будет расходоваться на подзарядку аккумулятора. Обмотку генератора можно намотать, исходя из опыта любителей, получится две катушки в поперечном сечении 30х20 каждая. Провод толщиной 1,5-2 мм с таким расчетом, чтобы он выдавал около 20 вольт, с возможно большим током. Удлинив шпильку её подвес можно сделать на магнитах, тогда верхний маятниковый подвес можно исключить. Еще больше удлинив шпильку можно расположить на ней два, три таких генератора, увеличив общую мощность. В общем, здесь есть над чем поэкспериментировать любителю. Вот к каким выводам приходили любители, проводя эксперименты с катушками: «Рассмотрите этот процесс подробнее. Если магнит не находится в катушке и начинает входить в неё одним полюсом, то до того момента, пока катушка не дойдет до середины магнита в катушке будет наведён импульс только одной полярности. А вот когда в катушку начинает входить другой полюс, вот тогда появляется импульс другой полярности. Только вначале он маленький (т.к. магнитное поле в середине магнита незначительно), но по мере продвижения магнита вглубь катушки противоимпульс становится всё больше и больше и наступает момент когда эти импульсы равны. Это и есть момент перехода напряжения через 0. Это как раз и есть тот момент, когда магнит находится полностью в катушке и расстояние от его торцов (полюсов) до края катушки равны. А соответственно равны и наведённые напряжения разноименными полюсами. При выходе одного из полюсов из катушки картина аналогичная». «Как и ожидал — торцы магнита формируют разнополярную ЭДС. А катушка, находящаяся у «бока» магнита — мало что дает. Основной импульс формируется, когда напротив витков проходит торец магнита. А у боков МП уже значительно рассеяно. Отсюда выводы: 1) Надо 2 катушки, разнонаправленные и коммутированные так, что бы ЭДС суммировались. 2) амплитуда колебаний магнита не должна быть больше, чем длина катушек, что бы торцы магнита не выходили за пределы «своей» катушки. С магнитной подвеской такой генератор генерит практически синусоиду! В других случаях генерация тоже есть, но это всякие разные импульсы, разные как по амплитуде, так и по полярности». Линейный генератор вертикального типаВ этом генераторе катушка будет такая же, как и в прошлом генераторе, только расположена она будет вертикально. Магнит, соответственно, будет совершать возвратно поступательные движения, внутри катушки, в вертикальной плоскости. Катушка 2 каркасная, с внутренним диаметром 62 мм, длинна 60 мм. Магнит толщиной 30 мм, будет перемещаться на 30 мм.Сверху катушки будет закреплен металлический сердечник электромагнита. Сердечник должен быть такого размера, чтобы подвижный магнит реагировал (притягивался) на него с нижней точки. На металлический сердечник можно наклеить резину или кожу, поможет при настройке. Как и в предыдущем генераторе, управлять электромагнитом будет датчик Холла. При окончательной сборки этого генератора, подвижный магнит будет притянут к сердечнику электромагнита. При подключении аккумулятора, сработает датчик Холла и электромагнит с силой отбросит постоянный магнит. Достигнув нижней точки, магнит получит толчок от постоянного магнита, закрепленного внизу, и начнет притягиваться сердечником электромагнита. Достигнув верхней точки, ещё до соприкосновения с сердечником электромагнита, сработает датчик Холла, включится электромагнит и последует очередной толчок. При сравнительной простоте конструкции, не всё так просто, как выглядит. Подвижный магнит имеет массу 620 гр., это довольно большой вес. Поэтому электромагнит должен быть достаточно мощным, чтобы погасить инерцию этой массы, при движении вверх. При движении магнита к верхней точке, электромагнит должен включиться ещё на подходе магнита, к верхней точке, чтобы погасить инерцию, остановить, а потом отбросить магнит вниз. Отключиться электромагнит может только после прохождения постоянным магнитом ¾ пути вниз. Таким образом, период включения электромагнита будет достаточно продолжительный, а значит – он будет потреблять много энергии. Останется ли энергии для полезной работы? Генератор маятник вертикальныйКомпенсировать расход энергии электромагнита можно разными способами. Один из них подвесить магнит на пружину, которую подобрать такой жесткости, чтобы магнит качался в пределах 30 мм. Электромагнит можно разместить снизу, сердечник электромагнита, может быть не таким массивным. В этом случае будет достаточно одного короткого импульса, чтобы придать магниту дополнительное ускорение, для непрерывного качания.Компенсировать силу инерции, можно и в предыдущей схеме описания генератора. Для этого на подвижный магнит можно поставить снизу дополнительную ось, на которой расположить дополнительный магнит компенсатор. Нижний отталкивающий магнит в этом случае должен иметь форму кольца, для свободного прохождения оси. При движении постоянного магнита, в катушке будет наводиться ЭДС, и появляться свое магнитное поле, которое будет противодействовать движению магнита. Чем большую мощность мы будем снимать с катушки, тем сильней она будет тормозить движение магнита. Можно ли компенсировать эту силу? В генераторах на постоянных магнитах эту силу компенсируют разными способами. Самый эффективный – это способ, применяемый в генераторах бесщелевого типа, как известно у них нулевое сопротивление вращению. Возможно, этот способ удастся применить и в линейных генераторах. Тогда идеальный генератор будет выглядеть, как набор из колец. Катушки, которых может быть больше чем магнитов, могут быть расположены как снаружи, так и внутри колец. Идеальная конструкция будет в виде маятника, с двумя линейными генераторами на концах. Линейный генератор вертикального типа можно собирать на любых дисковых неодимовых магнитах. Чем больше размер, тем большую мощность можно получить. Отверстие в центре магнита не обязательно. Если кто-нибудь добьется заметных успехов в сборке линейного генератора, напишите о результатах – размещу на этой странице, другим будет легче идти проторенным путем. Сам успел приобрести магнит, шпильку и примерно в это же время успел потерять работу. Поэтому не до экспериментов – тут бы выжить, работу найти перед пенсией сложно. obman13.org за или против? / Статьи и обзоры / Элек.ру19 октября 2009 г. в 17:41, 17285 Несмотря ни на что работа мысли продолжается. Так было и так всегда будет. Человек являет миру все новые, и новые изобретения. Вот и сегодня вниманию читателей мы представляем линейный генератор Олега Гунякова. Имеет ли эта разработка право на жизнь? Свой ответ на этот вопрос дает Владимир Гуревич. Отдать предпочтение одному из авторов можете и вы, приняв участие в опросе. Комментарии и обсуждения на форуме. Олег Гуняков: линейный генераторИсторически сложилось, что традиционные устройства для выработки электрической энергии используют вращательное движение для перемещения обмоток в магнитном поле. В движения такие устройства приводятся различными движителями: гидротурбинами, газовыми турбинами, ветром и т.д. Одним из движителей является и традиционный двигатель внутреннего сгорания. В таких движителях химическая энергия топлива проходит многократные преобразования: сначала в поступательное движение поршней, а затем — во вращательное движение коленвала. Необходимость такого преобразования приводит, как к механическим потерям, так и к усложнению конструкции движителя в целом. Мы все на опытах физики видели одну и туже картину: преподаватель берет постоянный магнит, и начинает возвратно-поступательно его двигать в катушке индуктивности. При этом на клеммах катушки появляется напряжение. В этой статье я рассмотрел возможность использования возвратно-поступательного движения для выработки электрического тока без промежуточных преобразований во вращательное движение. Такие механизмы получили название ЛИНЕЙНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ. Предлагаемый тип линейного генератора рассчитан для использование в промышленных целях, в первую очередь на судах. Краткое описание В данном линейном генераторе (далее ЛГ) вместо крышек цилиндра устанавливаются два внешних поршня, которые жестко между собой закреплены. Такое технологическое решение обусловлено следующим: в традиционных цилиндрах при взрыве топлива поршень начинает двигаться в одну сторону, но по законам инерции сам цилиндр ведь тоже начинает двигаться в противоположную. И если такой генератор заставить вырабатывать большие мощности, то силы продольного смещения будут вызывать огромную вибрацию и повреждение фундаментных болтов. Для компенсации возникающих усилий и устанавливаются дополнительные внешние поршни. При условии что масса внутренних поршней и масса внешних поршней одинаковы, то и возникающие силы инерции тоже будут одинаковы. Такие силы будут взаимно гаситься, и на корпус передаваться не будут. Катушки, с которых будет сниматься напряжение крепятся к неподвижному корпусу. А в качестве индуктора будет использоваться набор постоянных магнатов трапециевидной формы. Синхронизация движения поршней будет обеспечиваться за счет сопротивления движению постоянных магнитов при выработке электрической энергии. При условии, что обмотки электрической части имеют одинаковое сопротивление, сопротивление движению постоянных магнитов также одинаково. Но для увеличения надежности и предотвращения аварий в ЛГ устанавливают механический синхронизатор, представляющий собой две зубчатые рейки, двигающиеся относительно друг друга, и зубчатого колеса, закрепленного на неподвижной оси и вращающегося лишь от движения реек. Более подробное описание конструкции смотрите ниже. Работа генератора После разгона поршней до пусковой частоты, в первый цилиндр подается топливо, происходит сгорание и начинается расширение образовавшихся газов. Во вторм цилиндре в этот момент идет сжатие воздуха. При достижении внешнего поршня в первом цилиндре выпускных клапанов начинается выпуск отработавших газов. При достижении внутреннего поршня в первом цилиндре продувочных окон начинается процесс продувки. В данном ЛГ продувка прямоточная, что обеспечивает наименьший коэффициент остаточных газов. Это, в свою очередь, увеличивает массовый заряд воздуха в цилиндре, что приводит к полному сгорания топлива и т.д. В этот момент поршни достигают своих крайних положений. Расширение газов во втором цилиндре приводят в движение поршни первого цилиндра. Внутренний поршень достигает продувочных окон и перекрывает их, в то время, как выхлопные окна все еще открыты. Это приводит к потере массового заряда воздуха в цилиндре, но данной потерей можно пренебречь из-за низкого коэффициента остаточных газов в цилиндре. Внешний поршень достигает выхлопных окон, перекрывает их, и тем самым обеспечивает процесс сжатия в первом цилиндре, в то время, как во втором идет расширение. И цикл повторяется. Технологический разрез линейного генератора Корпус двигателя 1 — сварной стальной, цилиндрической формы, имеет внутри опоры 2, 3 и 4 для установки втулки рабочего цилиндра 5. Втулка крепится нажимным кольцом 6 на 8-ми шпильках. Шпильки крепятся в толстостенной фундаментной плите 7. Далее на втулку одевается цилиндрический водяной коллектор 8. После коллектора на втулку цилиндра одевается газовыхлопной коллектор-улитка 9. Проточка втулки и улитки на посадочных поверхностях устроены таким образом, что между ступеньками зажимается теплостойкая асбестовая прографиченная прокладка. Улитка при работе нагревается и может расширяться в линейном направлении. Для возможности расширения улитка крепится на длинных шпильках 10, проходящих через трубки 11, гайками 12, которые создают нажимной усилия на улитку через пружины 13. После улитку на втулку одевается водяной коллектор 14. Втулка рабочего цилиндра 5 цельная. Центральная часть втулки имеет утолщение так же, как и в месте крепления втулки — гребень 15. В центральной части втулка имеет отверстия для 2-х насос-форсунок 16. Так же втулка имеет с каждой стороны от центра по 6 отверстий для штуцеров лубрикаторной смазки (на чертеже не показана). Во втулке в центральной части внешне сделана цилиндрическая проточка для отвода и сбора охлаждающей воды с тангециальних сверлений охлаждающих каналов 17. На втулке есть 17-ть канавок для резиновых уплотнительных колец системы охлаждения. Во втулке со стороны выхлопа и со стороны продувки является тангенциальные расположены окна. Линейный генератор имеет силовой сварной корпус 18 и легкий корпус для обеспечения безопасности обслуживающего персонала. Легкий корпус закрывается с торцов двигателя крышками 18 на фланцах. Поршневая группа каждого линейного генератора состоит из 2-х поршней 20. Внутренний поршень крепится к корпусу индуктора 21 на 8-ми шпильках 22. Внешний поршень крепится к траверс-диска 23 на 8-ми шпильках 24. Траверса-диск цилиндрической формы подкреплен в радиальном направлении треугольными косынками 25 с двух сторон, которые крепятся сваркой. Каждый поршень имеет по 6 колец: 4 компрессионных и 2 маслосъемных. Во избежание ударов поршней друг о друге при высоких степенях сжатия в линейном генераторе, днища поршней имеют плоскую конфигурацию. Поршни имеют водяное охлаждение. Вода во внешние поршни подается по внутренней телескопической неподвижной трубке 26 с соплом на конце. Охлаждающая вода возвращается по телескопической средней трубке 27. Трубка 27 движется в неподвижной трубке 28. Между трубками 27 и 28 находятся уплотнения 29. Внутренний поршень также охлаждается водой. Вода подводится по телескопической трубке 30, которая крепится к корпусу индуктора 21 с помощью фланца. В индукторе и в опорном фланце поршня есть канал. Далее вода движется по трубке 31 и охлаждает поршень. Возвращается вода по трубке 32, по аналогичному пути и по телескопии 33 отводится уже подогретая. Внешние поршни связаны между собой посредством траверза-диска 23, 6-ти штанг 34 и корпуса индуктора 35. На концах штанги имеют резьбу и крепятся за счет гаек, зажимаемых гидродомкратом. Движение внутренних и внешних поршневых групп сдвинуты на 180 градусов. Синхронизм обеспечивается за счет механизма синхронизатора — 3-х шестерен 36 6-ти зубчатых реек. Три рейки 37, относящиеся к внутренней группе, имеют в части, ближней к корпусу индуктора 21 цилиндрическое сечение и проходят через сальники 38. Далее сечение рейки переходит в квадратное. Рейки, относящихся к внешней группе, — это 3 из 6-ти штанг 34, на которые с помощью болтов прикреплены зубчатые рейки. Все 3 механизма синхронизаторов расположены в отдельных выгородках и имеют в своем объеме масло для смазки механизма. Сравнение ЛГ и традиционного дизеля.
Олег Гуняков Начать придется издалека, а именно со статьи «Линейный бензогенератор (дизель-генератор)» автора Скоромца Ю. Г., опубликованной в журнале «Электротехнический рынок», 2008, № 5(23), а также, параллельно, на многих Интернет сайтах. В этой статье описан принцип построения силовой установки относительно небольшой мощности, предназначенной для выработки электроэнергии, отличающийся тем, что в нем двигатель внутреннего сгорания объединен с электрогенератором, при этом вращательное движение ротора генератора заменено возвратно-поступательным движением магнитопровода с заложенной в него обмоткой возбуждения. Основной целью такой замены, по мнению автора, является устранение из системы кривошипно-шатунного механизма, включая коленвал, преобразующего возвратно-поступательное движение поршней двигателя внутреннего сгорания во вращательное движение ротора генератора в обычном дизель-электрическом агрегате. Идея, на первый взгляд, неплохая, хотя ее изложение вызывает массу недоуменных вопросов. Не будем комментировать некоторые высказывания автора этой статьи, а лишь процитируем, чтобы читатель мог сам оценить его вопиющий дилетантизм в области электротехники:
А теперь относительно самой идеи. Как следует из написанного автором, целью его проекта является устранение из системы двигатель-генератор кривошипно-шатунного механизма, преобразующего один вид движения (возвратно-поступательный) в другой (вращательный). Однако, с точки зрения поставленной задачи эта проблема уже давным-давно решена. В широко известном роторно-поршневом двигателе Ванкеля вращательное движение выходного вала получается без всяких кривошипно-шатунных механизмов, рис. 1. Роторно-поршневые двигатели по схеме Ванкеля известны уже более пятидесяти лет. В 1960-х годах из двадцати наиболее крупных автомобилестроительных компаний 11 фирм приобрели лицензионные права на разработку и производство этих двигателей. На долю этих фирм приходилось около 70% мирового автомобильного производства, в т.ч. 80% производства легковых автомобилей США, 71% Японии, 44% Западно-европейских стран. Проблемой этого двигателя долгое время считался быстрый износ уплотнителей. Однако в последствие эта проблема была преодолена и эти двигатели стали применять в автомобилестроении. Первый серийный автомобиль с роторным двигателем — немецкий спорткар NSU Wankelspider. Первый массовый (37204 экземпляра) — немецкий седан бизнес-класса NSU Ro80. В 1967 году японская Mazda начала продажи первого автомобиля «Cosmo Sport» оснащенного роторным двигателем мощностью в 110 лошадиных сил. Дальнейшие исследования помогли на 40 процентов снизить расход топлива и улучшить экологичность этих двигателей. К 1970 году суммарная продажа автомобилей с роторными двигателями достигла 100 тыс., в 1975 — 500 тыс., а к 1978 — перевалила за миллион. Двухцилиндровый двигатель «Renesis» фирмы Mazda объёмом всего 1,3 л выдавал мощность уже в 250 л. с. и занимал гораздо меньше места в моторном отсеке, чем обычные двигатели внутреннего сгорания. Современная модель двигателя Renesis-2 16X имеет еще меньший объём при большей мощности и меньше нагревается, рис. 2. В этой связи возникает вполне правомерный вопрос: «а был ли мальчик?», то бишь была ли вообще проблема (а может быть и была, но не верно сформулирована)? Кроме того, необходимость наличия весьма дорогостоящего полупроводникового преобразователя, рассчитанного на полную мощность генератора (необходимого, по утверждению автора, для обеспечения синусоидального выходного напряжения), резко снижает экономическую эффективность предлагаемого решения (если она вообще была!), не говоря уже о тысячах других, не решенных в этом проекте проблем, на которых, в виду вышесказанного, на данном этапе просто нет смысла останавливаться. Господин О. Гуняков публикует все ту же (то есть, чужую) идею без всяких ссылок на ее истинного автора, слегка изменив конструкцию. Основное (то есть принципиальное, а не в мелких и ничего не значащих деталях) отличие его проекта от проекта Ю. Г. Скоромца) заключается в замене обмотки возбуждения генератора — постоянным магнитом и расширение области применения его установки в область больших мощностей (из переписки с автором выяснилось, что он рассчитывает на применение такого принципа в генераторах мощностью в мегаватты). Поскольку, с одной стороны, для идеи линейного дизель-генератора не важно, как будет выполнен источник магнитного поля (обмотка или постоянный магнит), а с другой стороны и для магнита не важно, в какой именно конструкции генератора он будет использован (с вращательным или возвратно-поступательным движением), то отсюда следует, что идея замены обмотки возбуждения генератора постоянным магнитом не имеет никакого отношения к конкретной конструкции генератора, а относится ко всем генераторам вообще. Но тут сразу возникает вопрос: если в генераторе мощностью в несколько мегаватт можно заменить сложную и дорогую обмотку возбуждения постоянным магнитом из современных сплавов (например, из широко известного сплава NdFeB), то почему же этого не делают сейчас, а используют это решение лишь в небольших маломощных генераторах? Совершенно очевидно, что для этого есть веские причины. Обсуждение этих причин должно содержать слишком много подробностей «из жизни генераторов» и «из жизни магнитов», для того, чтобы подробно освещать их в данном отзыве, но даже не это сейчас главное, а то, что эта идея О. Гунякова о применении постоянных магнитов никак не связана с идеей Ю. Г. Скоромца о линейном дизель-генераторе. Попытка О. Гунякова «привязать» свою идею с постоянными магнитами (которая, сама по себе, давным-давно известна и ничего нового не содержит) к чужой должна служить, по-видимому, для поднятия значимости его идеи. Даже если не учитывать того обстоятельства, что постоянные магниты применяются только в генераторах очень ограниченной мощности, дополнительная проблема конкретной конструкции О. Гунякова заключается в том, что его генератор расположен в зоне высокой температуры, а постоянные магниты имеют довольно незначительную верхнюю рабочую температуру, ограниченную так называемой точкой Кюри, при которой магнит полностью теряет свои магнитные свойства. Так вот, для сплава NdFeB точка Кюри находится в пределах 300-350°С, а максимальная рабочая температура ограничена величиной 100-150°С. А теперь вспомним, какая температура бывает внутри камеры сгорания ДВС. Правильно, от 300 до 2000°С (во время разных циклов). Какая средняя температура будет на поверхности камеры сгорания, в зоне расположения магнитов? Правильно, намного больше той, на которую рассчитаны постоянные магниты. Следовательно, нужно обеспечить очень эффективное охлаждение магнитов. Как и чем? Весьма сомнительно, что температуру в области расположения магнитов можно снизить до 100°С приемлемыми, а не фантастическим способом. В этой связи следует отметить, что и вопрос об охлаждении самого линейного дизель-генератора не проработан в должной мере. Предлагаемое автором водяное охлаждение далеко не везде применимо. Например, на современных дизель-генераторных установках мощностью от сотен киловатт до нескольких мегаватт, предназначенных для резервного или аварийного электроснабжения (а это очень большой сектор рынка таких агрегатов), не используется водяное охлаждение. Такой агрегат охлаждается огромным (до двух метров в диаметре) вентилятором, насаженным на валу дизеля. Почему это сделано понятно: в аварийных ситуациях неоткуда и нечем подавать воду. Но где взять вращающийся вал для вентилятора в предлагаемой конструкции? Ага, использовать отдельный мощный электромотор, способный вращать двухметровый вентилятор... И тут наш проект начинает обрастать... В заключение хотелось бы отметить, что ни Ю. Г. Скоромец, ни О. Гуняков не являются ни первооткрывателями этой идеи, ни авторами лучшей из конструкций. Идея эта сама по себе была известна задолго до публикаций обоих авторов. За последние годы были предложены и более удачные конструкции, чем те, которые мы обсуждаем. Например, в конструкции, предложенной Ondřej Vysoký, Josef Božek и др. из Чешского политехнического университета в 2007 году (то есть до публикации статьи Ю. Г. Скоромца) также используются постоянные магниты (авторы не претендуют на мощности в мегаватты), но в ней нет проблемы с нагревом магнитов, так как они могут находиться далеко от камер сгорания и могут быть отделены теплоизолирующей вставкой вала, на котором они закреплены. Изготовлены и испытаны небольшие лабораторные образцы таких агрегатов, рис. 3. В англоязычной литературе такие установки называются «Linear Combustion Engine (LCE)». Имеется много публикаций на эту тему и в Интернете, и виде статьей и даже в виде книг (см. например, «Modeling and Control of Linear Combustion Engine»), хотя реально существующих изделий, присутствующих на рынке еще нет, как и нет каких бы то ни было технико-экономических обоснований, сравнения, например, с тем же двигателем Ванкеля. В этой связи для читателей журнала была бы, на наш взгляд, очень интересна квалифицированная обзорная информация о принципах построения таких систем, их сравнительная характеристика с другими устройствами для получения электроэнергии, информация о проблемах технических и экономических, о достигнутых результатах, а не подробное описание каких-то второстепенных деталей доморощенных конструкций, обладающих массой очевидных недостатков, но выдаваемых за величайшее достижение. Можно было бы только приветствовать публикацию автором такой обзорной статьи. В технике существуют миллионы красивых, на первый взгляд, идей, не имеющих под собой экономической базы, или не учитывающих реальные технические проблемы, или просто не достаточно проработанных и поэтому не получивших реального воплощения. Достаточно обратиться к патентному фонду любой страны, чтобы увидеть миллионы оригинальных идей, пылящихся на полках. Такая же, по нашему мнению, судьба уготована и конкретным проектам Ю. Г. Скоромца и О. Гунякова. Тем не менее, нельзя утверждать, что миллионы не используемых сегодня патентов абсолютно бесполезны. Их очевидная польза состоит уже в том, что они стимулируют человеческую мысль и являются основой для новых идей. Как мы видим, творческая мысль продолжает активно работать и в рассмотренном направлении. Будем надеяться, что в недалеком будущем появится много новых перспективных идей в этом направлении, количество которых со временем перерастет в качество и они смогут когда-нибудь стать достаточно привлекательными для промышленности. Владимир Гуревич Проголосовать и(или) оставить свои комментарии на форуме www.elec.ru Линейный генератор энергии - свободная инергияВидео YouTubeВ соответствии с изобретением этот ток предпочтительно производится таким путем, например, когда постоянный магнит комбинируется с железным сердечником одним или обеими его полюсами, и который выполнен, например, из легированного железа, чистого железа, аморфного железа или другого подходящего материала с малыми или несущественными потерями потока. Следуя методу изобретения, если, например один полюс стержневого магнита соединить с каким-либо железным сердечником, в форме стержня, то такая связка (на время связи) также образует вместе магнит. В ходе процесса намагничивания присоединенных магнитомягких стержней магнитный поток протекает (проникает) в них, и может индуцировать ток так же, как и любой поток индукции индуцирует ток в проводящем контуре, расположенном вокруг сердечника.Если теперь, например, на стержень у границы с постоянным магнитом намотана катушка, которая имеет такие параметры, что она может прерывать магнитный поток, текущий в стержень, посредством протекающего в ней электрического тока, полностью или частично или, другими словами, удаляет (подавляет) магнитное состояние (насыщение, наполнение магнитными зарядами) в сердечнике, то в катушке, расположенной на данном сердечнике, посредством импульсной модификации (импульсного перепада, импульсного фронта, в моменты нарастания и спадания) индуцированного потока ток индуцируется каждый раз заново (вновь, опять). Если это прерывание индуцированного потока происходит с большим импульсным перепадом, например с таким, что производит изменение фазы, переменяя поток, то в индукционную катушку из стержня выплескивается (индуцируется) постоянно пульсирующий ток. С каждым изменением (прерыванием) фазы магнитного потока от катушки, навитой на сердечнике у самой границы с магнитом, в магнитной цепи происходит два всплеска магнитного потока, один - когда индуцированный поток прерывается, другой – когда возобновляется. В индукционной катушке, в этот момент, устанавливается пульсирующий индукционный ток, вызванный, таким образом, производимыми пульсациями внутреннего индукционного потока в сердечнике. Этот эффект может быть получен и от постоянного тока в катушке, в которой электрический ток в желаемой последовательности прерывается и устанавливается вновь. Перепады импульсов тока прерывают, таким образом, потоки индукции в стержне с той же последовательностью (частотой и длительностями), как и они сами, и понуждают индуцированный магнитный поток пульсировать в стержне, посредством чего причиняются снова и снова постоянные пульсации тока в индукционной катушке.Было установлено, что индуцированный магнитный поток от постоянного магнита достигает своего полного изначального значения плотности в стержне даже на свободном конце мягкого магнитного сердечника, хотя на сердечнике может быть установлено и несколькоиндукционных обмоток со все тем же число sites.google.com Линейный генератор на постоянных магнитах
Полезная модель относится к области электротехники. Линейный генератор на постоянных магнитах, включает корпус, установленную в нем электромагнитную систему, состоящую из постоянного магнита, выполненного в цилиндрической форме и совершающего возвратно-поступательные движения и магнитопровода, который является неподвижной частью линейного генератора. Корпус линейного генератора изготовлен из немагнитного материала, на концах магнитопровода установлены полюсные наконечники, а постоянный магнит закреплен на штоке, который приводится в движение мембранами термоакустического двигателя. Повышение энергоэффективности достигается за счет увеличения частоты и уменьшения периода колебаний. Используя данный линейный генератор в составе с первичным двигателем, которым в данном случае является термоакустический двигатель, частота которого является постоянной, он обеспечивает частоту напряжения 50 Гц. Так же эффективность достигается тем, что колебания штока на котором закреплена магнитная система используются в обоих направлениях, тем самым уменьшая габариты по отношению к вырабатываемой мощности. Полезная модель относится к генерированию электрической энергии, конкретно к устройству линейных электрических генераторов на постоянных магнитах. Данный линейный генератор относится к области электротехнике. Известен линейный электрический генератор, включающий корпус и смонтированную в нем электромагнитную систему с одной или несколькими, расположенными в ряд, кольцевыми индуктивными катушками, с цилиндрическим генерирующим магнитом, установленным с возможностью челночного перемещения внутри соосного катушке канала между ограниченными элементами на его концах, выходящих за пределы катушки: см. патенты США Прототипом изобретения является линейный электрический генератор представленный в патенте Недостатком данных конструкций является низкая эффективность преобразования колебательной энергии в электроэнергию, что объясняется малыми амплитудами и частотами, при встряске его рукой, ходьбе, а, следовательно, и малыми линейными скоростями перемещений подвижного элемента относительно статора при раскачивании генератора. Очевидно, что амплитуда наводимой в обмотке статора э.д.с. при раскачивании генератора за счет низкой частоты предельно мала, что обуславливает низкую эффективность использования данного генератора. Полезная модель решает техническую задачу комплексного усовершенствования линейного электрического генератора, а именно повышение его энергетической эффективности как источника тока. Технический результат достигается тем, что линейный генератор на постоянных магнитах, включающий корпус, установленную в нем электромагнитную систему, состоящую из постоянного магнита, выполненного в цилиндрической форме и совершающего возвратно-поступательные движения и магнитопровода, который является неподвижной частью линейного генератора. Корпус линейного генератора изготовлен из немагнитного материала, на концах магнитопровода установлены полюсные наконечники, а постоянный магнит закреплен на штоке, который приводится в движение мембранами термоакустического двигателя. Энергоэффективность достигается за счет увеличения частоты и уменьшения периода колебаний. Так же используя данный линейный генератор в составе с первичным двигателем, которым в данном случае является термоакустический двигатель, частота которого является постоянной, он обеспечивает частоту напряжения 50 Гц. Так же эффективность достигается тем, что колебания штока на котором закреплена магнитная система используются в обоих направлениях, тем самым уменьшая габариты по отношению к вырабатываемой мощности. Сущность полезной модели иллюстрирует чертеж, на котором показан схематично предлагаемый линейный генератор на постоянных магнитах в разрезе. На рис.1 изображено устройство, где 1 - магнитопровод; 2 - катушка; 3 - постоянный магнит; 4 - индуктор; 5 - корпус линейного генератора; 6 - полюсные наконечники; 7 - первая мембрана; 8 - шток; 9 - холодильник - излучатель; 10 - термоакустический двигатель; 11 - вторая мембрана. Акустические колебания газа, генерируемые термоакустическим двигателем 10, приводят в движение вторую и первую мембраны 11 и 7, которые выполнены упругими. Причем первая и вторая мембраны 7 и 11 перемещаются с частотой колебания газа в термоакустическом двигателе 10. Вторая мембрана 11 в свою очередь передает усилие на шток 8, на котором жестко закреплена подвижная часть - индуктор 4. Магнитная система состоит из постоянного магнита 3, выполненного в цилиндрической форме, закрепленного между полюсными наконечниками 6, неподвижного магнитопровода 1 в корпусе линейного генератора 5. Корпус линейного генератора 5 должен быть изготовлен из немагнитного материала, для снижения потоков рассеяния замыкающихся через него и не участвующих в процессе преобразования энергии. В полости между частями магнитопровода 1 расположена катушка 2. Предложенный линейный генератор работает следующим образом: акустические колебания газа, генерируемые термоакустическим двигателем 10, приводят в движение вторые мембраны 11. Причем вторая мембрана 11 перемещается с частотой колебания газа. Вторая мембрана 11 в свою очередь передает усилие на шток 8. Магнитная система состоит из постоянного магнита 3, цилиндрической формы и неподвижного магнитопровода 1 с полюсными наконечниками 6. Магнитопровод 1 вместе с катушкой 2 образуют неподвижную часть машины. Шток 8 вместе с закрепленным на нем индуктором 4 и постоянным магнитом 3 образуют подвижную часть машины. Постоянный магнит 3, закрепленный между полюсными наконечниками 6, которые позволяют добиться более благоприятного распределения магнитной индукции, намагничен в осевом направлении и создает магнитный поток, который благодаря периодическому перемещению подвижной части машины изменяет свое направление на противоположное. На магнитопроводе 1 расположена катушка 2, в которой в результате перемещения подвижной части машины наводится ЭДС. Линейный генератор на постоянных магнитах, включающий корпус, установленную в нем электромагнитную систему, состоящую из постоянного магнита, выполненного в цилиндрической форме и совершающего возвратно-поступательные движения, и магнитопровода, который является неподвижной частью линейного генератора, отличающийся тем, что корпус линейного генератора изготовлен из немагнитного материала, на концах магнитопровода установлены полюсные наконечники, а постоянный магнит закреплен на штоке, который приводится в движение мембранами термоакустического двигателя.
poleznayamodel.ru Линейный генератор возвратно-поступательного движенияИзобретение относится к электротехнике, к электромагнитным генераторам, служащим автономными источниками питания, и может быть использовано совместно с двигателями внутреннего сгорания без кривошипно-шатунного механизма, в устройствах, преобразующих вибрацию в напряжение (например, в подвеске экипажей), а также в автономных устройствах с ручным приводом. Технический результат состоит в упрощении конструкции и уменьшении пульсаций выпрямленного напряжения. Линейный генератор содержит неподвижные и подвижный магнитопроводы. Подвижный магнитопровод выполнен из углеродистой стали, сохраняющей остаточную индукцию и имеет n явно выраженных полюсов по продольной и поперечной оси, расположенных в осевом направлении на расстоянии друг от друга, в 3 раза превышающем ширину полюса. Неподвижные магнитопроводы расположены попарно по продольной и поперечной оси и имеют по две обмотки - обмотку возбуждения и генераторную обмотку, которая создает ЭДС, пропорциональную скорости изменения потокосцепления с частотой в n-1 раз больше частоты возвратно поступательных движений. Генераторные обмотки подключены через диодный мост и термосопротивление к конденсатору, заряжая его. Обмотки возбуждения подключены тоже к конденсатору через диод, позволяющий проходить ток в одном направлении для создания постоянного магнитного поля. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к электротехнике, а именно к электромагнитным генераторам, которые служат автономными источниками питания. Предлагаемый генератор может быть использован совместно с двигателями внутреннего сгорания без кривошипно-шатунного механизма, в устройствах, преобразующих вибрацию в напряжение (например, в подвеске экипажей), а также в автономных устройствах с ручным приводом. Известны электрические генераторы возвратно-поступательного движения, содержащие магнитопроводы с обмоткой, закрепленные неподвижно, и постоянные магниты, приведенные в возвратно-поступательное движение посторонним источником энергии (Хитерер М.Я., Овчинников И.Е. Синхронные электрические машины возвратно-поступательного движения. СПб.: Корона принт, 2004. - 368 с.). Основными недостатками рассмотренных конструкций являются сложность устройства и применение постоянных магнитов. Наиболее близким по технической сущности к достигаемому результату является генератор возвратно-поступательного движения, содержащий цилиндрический корпус, обмотки и магнитную систему, отличающийся тем, что в цилиндрический корпус, изготовленный из ферромагнитного материала, герметизированный с обеих сторон заглушками, выполненными из немагнитного материала вставлен тонкостенный ферромагнитный анизотропный каркас с размещенными на нем обмотками, соединенными последовательно-согласно и зафиксированными немагнитными кольцами, а магнитная система состоит из постоянного магнита и полюсных наконечников, изготовленных из ферромагнитного материала, причем bп/t=0,5, где bп - ширина полюсного наконечника, t - ширина обмотки (патент РФ №2304342, МПК H02K 35/0, опубл. 10.08.2007, БИ №22). Прототип является сравнительно сложным и дорогим в изготовлении. Постоянный магнит, применяемый для возбуждения магнитного поля, стоит дорого, трудно обрабатывается и, кроме того, теряет свои свойства в процессе эксплуатации. Еще один недостаток прототипа заключается в том, что он создает напряжение малой величины. Это обусловлено принципом его действия: ЭДС, создаваемая в обмотке, пропорциональна магнитной индукции B, длине l и числу n проводников в зоне магнитного поля и скорости относительного движения ν проводников относительно магнитного поля, т.е E=Blνn. Сравнительно большой воздушный зазор между магнитопроводом статора и магнитопроводом якоря (немагнитная обмотка расположена в этом зазоре) не позволяет получить большую магнитную индукцию. Применение однослойной обмотки (расположенной в рабочем зазоре) не позволяет получить большое число витков обмотки, расположенных в зоне, где проходит основной магнитный поток. Задачей изобретения это упрощение конструкции и создания самовозбуждения генератора, а также уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения. Для устранения названных недостатков предлагается более простая конструкция генератора, использующая иной принцип получения напряжения на обмотке переменного тока. Предлагается линейный генератор возвратно-поступательного движения, содержащий неподвижные и подвижный магнитопроводы, отличающийся тем, что подвижный магнитопровод выполнен из углеродистой стали, сохраняющей остаточную индукцию и имеет n явно выраженных полюсов по продольной и поперечной оси, расположенных в осевом направлении на расстоянии друг от друга, в 3 раза превышающем ширину полюса, а неподвижные магнитопроводы расположены попарно по продольной и поперечной оси и имеют по две обмотки - обмотку возбуждения и генераторную обмотку, которая создает ЭДС, пропорциональную скорости изменения потокосцепления с частотой в n-1 раз больше частоты возвратно поступательных движений, при этом генераторные обмотки подключены через диодный мост и термосопротивление к конденсатору, заряжая его, а обмотки возбуждения подключены тоже к конденсатору через диод, позволяющий проходить ток в одном направлении для создания постоянного магнитного поля. Магнитопроводы с обмотками, расположенные по продольной оси, смещены на четверть периода относительно магнитопроводов, расположенных по поперечной оси. В предлагаемой конструкции ЭДС пропорциональна скорости изменения потокосцепления E=wdФdt С целью упрощения и удешевления конструкции генератора его система возбуждения от постоянных магнитов заменена системой электромагнитного возбуждения, а чтобы исключить применение аккумуляторов, требующиеся для системы электромагнитного возбуждения, организовано самовозбуждение генератора. Для этого подвижный магнитопровод выполнен из дешевой (по сравнению с постоянным магнитом) углеродистой стали, сохраняющей остаточную намагниченность. Эта остаточная намагниченность используется для создания начального магнитного потока в магнитопроводе и начального напряжения в генераторной обмотке (когда начнутся возвратно-поступательные движения якоря). Это напряжение после выпрямления и сохранения в конденсаторе будет приложено к обмотке возбуждения. Возникающий при этом в обмотке возбуждения электрический ток приведет к увеличению магнитного потока в магнитной цепи. Возросший магнитный поток приведет к увеличению напряжения в генераторной обмотке и, соответственно, к очередному увеличению тока в обмотке возбуждения и магнитного потока в магнитопроводе. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока отдельные участки магнитопровода не дойдут до насыщения. После этого максимальное значение магнитного потока не будет изменяться и выходное напряжение, снимаемое с конденсатора, стабилизируется (при неизменной частоте возвратно-поступательных движений якоря). Для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения магнитопроводы с обмотками, расположенные по продольной оси, смещены на четверть периода относительно магнитопроводов, расположенны по поперечной оси. При этом в их генераторных обмотках будут, наводиться ЭДС, сдвинутые по фазе на четверть периода (фактически будет сформирована двухфазная система ЭДС). При необходимости можно сформировать и трехфазную систему ЭДС, применяя 6 магнитопроводов с обмотками и попарно сдвинув их на треть периода. На фиг.1 и представлена конструкция генератора на фиг.2 вид А. Генератор содержит корпус 1 с закрепленным к нему неподвижными П-образными магнитопроводами 2, на которых имеются генераторные обмотки 3 и обмотки возбуждения 4. Одна пара магнитопроводов расположена по продольной оси, а другая пара - по поперечной. Подвижный магнитопровод 5 выполнен из углеродистой стали, сохраняющей остаточную индукцию и имеет n явно выраженных полюсов по продольной и поперечной оси, расположенных в осевом направлении на расстоянии друг от друга, в 3 раза превышающем ширину полюса. Увеличение числа полюсов n позволяет увеличить частоту переменного напряжения в генераторной обмотке (что актуально при невысокой частоте возвратно-поступательных движений; при высокой частоте n=2). Подвижный магнитопровод 5 совершает возвратно-поступательные движения под действием внешних сил. Генераторные обмотки 3 подключены парами (последовательно или параллельно) через диодные мосты и термосопротивления R к конденсатору С, заряжая его. Обмотки возбуждения 4 тоже подключены к конденсатору через диоды D, обеспечивающие прохождение тока в прямом направлении для возбуждения постоянного магнитного поля. С целью уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения магнитопроводы 2 с обмотками, расположенные по продольной оси, смещены на четверть периода относительно магнитопроводов, расположенных по поперечной оси. Работает генератор следующим образом. При перемещении подвижного магнитопровода 5 изменяется магнитный поток через генераторную обмотку 3 и в ней наводится ЭДС, пропорциональная скорости изменения потокосцепления E=−wdФdt Самовозбуждение генератора осуществляется следующим образом. В нерабочем состоянии подвижный магнитопровод 5 генератора, выполненный из углеродистой стали сохраняет остаточную намагниченность. При этом полюсы подвижного 5 и неподвижного 2 магнитопроводов находятся напротив друг друга и в магнитной цепи сохраняется некоторый остаточный магнитный поток. При запуске генератора 1 перемещение подвижного магнитопровода 5 от первоначального (устойчивого) положения приведет к изменению магнитного потока, возникновению в генераторной обмотке 3 ЭДС, увеличению напряжения на конденсаторе C, появлению тока в обмотке возбуждения 4. При этом магнитный поток в магнитопроводе 2 увеличится и при дальнейших возвратно-поступательных движениях подвижного магнитопровода 5 ЭДС в генераторной обмотке 3 будет постепенно возрастать, напряжение на конденсаторе C и ток в обмотке возбуждения 4 тоже будут возрастать. Все это приведет к постепенному увеличению магнитного потока в магнитопроводе 2 до тех пор, пока отдельные участки магнитопровода 2 не войдут в режим насыщения. При насыщении магнитопровода 2 максимальное значение магнитного потока будет оставаться неизменным и при сохранении частоты возвратно-поступательных движений напряжение на выходе генератора будет оставаться неизменным. 1. Линейный генератор возвратно-поступательного движения, содержащий неподвижные и подвижный магнитопроводы, отличающийся тем, что подвижный магнитопровод выполнен из углеродистой стали, сохраняющей остаточную индукцию, и имеет, n явновыраженных полюсов по продольной и поперечной оси, расположенных в осевом направлении на расстоянии друг от друга, в 3 раза превышающем ширину полюса, а неподвижные магнитопроводы расположены попарно по продольной и поперечной оси и имеют по две обмотки - обмотку возбуждения и генераторную обмотку, которая создает ЭДС, пропорциональную скорости изменения потокосцепления с частотой в n-1 раз больше частоты возвратно поступательных движений, при этом генераторные обмотки подключены через диодный мост и термосопротивление к конденсатору, заряжая его, а обмотки возбуждения подключены тоже к конденсатору через диод, позволяющий проходить ток в одном направлении для создания постоянного магнитного поля. 2. Линейный генератор по п.1, отличающийся тем, что магнитопроводы с обмотками, расположенные по продольной оси, смещены на четверть периода относительно магнитопроводов, расположенных по поперечной оси. www.findpatent.ru
Полезная модель относится к преобразователям энергии на постоянных магнитах, предназначена для использования в энергоустановках, тихоходных приводах, системах автоматики и регулирования, приборостроении и областях техники, где требуется трехфазное напряжение или ток. Линейный электрический генератор содержит корпус (1), смонтированную в нем электромагнитную систему из трех каркасов (2) с кольцевыми индуктивными катушками (3), три генерирующих магнитных сердечника, на осях (5) которых размещены, как минимум, по два кольцевых постоянных магнита (7) с осевой намагниченностью одноименными полюсами навстречу друг к другу. Генерирующие магнитные сердечники установлены с возможностью возвратно-поступательного движения внутри каркасов (2) с кольцевыми индуктивными катушками (3), расположенными над зазорами между полюсами кольцевых постоянных магнитов (7). Величина возвратно-поступательного перемещения генерирующих магнитных сердечников находятся в пределах длины кольцевых индуктивных катушек (3). Каркасы (2) с кольцевыми индуктивными катушками (3) расположены в корпусе (1) в один ряд, а оси (5) генерирующих магнитных сердечников связаны с приводом (12) посредством шатунов (10) и общего коленвала (11), колена которого находятся под углом 120° друг к другу, благодаря чему обеспечивается трехфазное синосоидальное напряжение на выходе генератора 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. 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. 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. 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 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. 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: 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 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. Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых изображено: на фиг.1 - линейный электрический генератор с приводом. 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 Lм каждого кольцевого постоянного магнита 7 составляет (0,2-0,4) от диаметра Дм кольцевых постоянных магнитов 7, величина зазора Lз между одноименными полюсами кольцевых постоянных магнитов 7 составляет (0,3-1) от длина L м кольцевых постоянных магнитов 7, длина Lк каждой кольцевой индуктивной катушки 3 равна суммарной величине зазора Lз и длины Lм кольцевого постоянного магнита 7, высота намотки Lc по радиусу составляет (1-2) от длина Lм 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 Lм 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, Ф 2 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. 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 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 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 кольцевых постоянных магнитов каждого генерирующего магнитного сердечника.
poleznayamodel.ru Линейный электрогенератор на постоянных магнитах
Изобретение относится к области получения альтернативной энергии преобразованием энергии постоянных магнитов в механическую энергию для получения электрической энергии. Технический результат заключается в расширении области использования, а также для получения сравнительно дешевой электроэнергии. Линейный электрогенератор содержит корпус из немагнитного материала. Два постоянных магнита выполнены в виде расположенных горизонтально цилиндров со сферическими выпуклостями по сторонам и размещенных внутри корпуса на противоположных его концах. Каждый из них закреплен на валу, снабженном приводом для его поворота. Третий магнит-ползун установлен в средней части корпуса внутри обмотки статора между двумя вращающимися магнитами на направляющих с возможностью возвратно-поступательного перемещения от одного вращающегося магнита к другому. Он выполнен в виде прямоугольника с выпуклостями по бокам для возможного вращения вращающихся магнитов в непосредственной близости к нему. При возвратно-поступательном движении ползуна внутри катушки возникает эдс. Полученная электроэнергия поступает в выпрямитель. 2 ил. Изобретение относится к области получения энергии и предназначено для преобразования энергии постоянного магнита в механическую энергию для получения электрической энергии. Известно устройство для перемещения объектов, преимущественно игровых элементов игрушек (ЕР 0627248, МКИ 7 А 63 Н 33/26, 1994). Наиболее близко по технической сущности предлагаемому изобретению является устройство для перемещения объектов игрушек, размещенных внутри корпуса на противоположных его концах, и перемещаемый элемент - постоянный магнит-ползун, установленный в средней части корпуса между постоянными шаровыми магнитами (Патент РФ 212479, МКИ 7 А 63 Н 33/26, 1988). Недостатком известного устройства является невозможность преобразовать энергию постоянного магнита в электрическую. Задачей предлагаемого изобретения является разработка линейного электрогенератора, позволяющего преобразовать энергию постоянного магнита в механическую для получения электрической энергии. В результате использования предлагаемого изобретения появляется возможность преобразовать энергию постоянного магнита в электрическую. Вышеуказанный технический результат достигается тем, что линейный электрогенератор, содержащий корпус из немагнитного материала, внутри которого установлены на валах вращающиеся от приводов в виде шаговых электродвигателей постоянные магниты в виде горизонтальных цилиндров с выпуклостями по сторонам, внутри обмотки статора между указанными вращающимися постоянными магнитами установлен с возможностью перемещения между ними постоянный магнит-ползун в виде прямоугольника с выпуклостями и с подвижными контактами по бокам, на внутренней стороне обмотки статора установлены неподвижные контакты для управления шаговыми электродвигателями приводов указанных постоянных магнитов в зависимости от нахождения постоянного магнита-ползуна, при этом система управления шаговыми электродвигателями приводов вращающихся постоянных магнитов обеспечивает замыкание подвижных контактов с неподвижными контактами при подходе постоянного магнита-ползуна к одной мертвой точке для передачи сигнала на систему управления указанных приводов постоянных магнитов в зависимости от положения постоянного магнита-ползуна для такого поворота постоянных магнитов, чтобы постоянный магнит-ползун устремлялся к другой мертвой точке, при этом наведенная в обмотке статора электродвижущая сила поступает в выпрямитель. Сущность предлагаемого изобретения поясняется на фиг.1, 2. На фиг. 1 представлена общая схема линейного электрогенератора на постоянных магнитах в продольном разрезе, вид сбоку. На фиг.2 представлен вариант в продольном разрезе, вид сверху. Линейный электрогенератор ив постоянных магнитах содержит корпус из немагнитного материала, например алюминия, внутри корпуса 1 установлены постоянные магниты 2 и 3, выполненные в виде расположенных горизонтально цилиндров со сферическими выпуклостями по сторонам и установленные на валах 4 и 5 с возможностью вращения от приводов 6 и 7, представляющих из себя шаговые, безэнерционные электродвигатели постоянного тока. В корпусе установлены направляющие 8, выполненные из титана в виде стержней, концы которых закреплены на боковых стенках корпуса 1. На направляющих 8 установлен между двумя вращающимися магнитами 2 и 3 ползун 10, перемещающийся постоянный магнит. Перемещающийся ползун 10 выполнен в виде прямоугольника, полюса которого обращены к полюсам вращающихся магнитов 2 и 3 с возможностью свободного вращения в тот момент, когда ползун 10 подходит вплотную к одному из них. Ползун 10 перемещается по направляющим от одного вращающегося магнита к другому внутри электромагнитной катушки (обмотки статора). При возвратно-поступательном движении от одного вращающегося магнита к другому внутри электромагнитной катушки в обмотки статора в результате действия силовых линий постоянного магнита на проводник возникает ЭДС. Полученная электроэнергия поступает в выпрямитель 39 и на выходе выпрямителя 39 снимается промышленное напряжение. Все вращающиеся элементы генератора выполнены на шаровых подшипниках закрытого типа, а смазка направляющих производится при выполнении регламентных работ графитной смазкой. По сторонам ползуна 10 установлены подвижные контакты 14 и 15, а на внутренней стороне обмотки статора 9 установлены неподвижные контакты 16, 17 и 18, 19 для управления приводом 6 и 7 вращающихся магнитов 2 и 3 в зависимости от нахождения ползуна 10. В неработающем состоянии генератора магниты 2 и 3 установлены в нейтральном положении N/S к сторонам магнита - ползуна 10, соответственно на него не оказывается ни притягивающая, ни отталкивающая силы, все находится в покое. Линейный электрогенератор на постоянных магнитах работает следующим образом. Включается тумблер 36 на пульте управления генератором 34, подается напряжение от независимого источника тока (аккумулятора) и на пульт управления генератора 34. Автоматика подает команду на приводы 6 и 7 управления вращения вращающимися магнитами 2 и 3 и они разворачивают магнит 2 из нейтрального положения N/S стороной S к стороне N ползуна 10, образуя притягивающую силу, а магнит 3 разворачивает из нейтрального положения N/S 3 стороной S к стороне S ползуна 10, образуя отталкивающую силу, под действием этих сил ползун 10 начнет перемещаться от ПМТ (правой мертвой точки) к ЛМТ (левой мертвой точке). Не доходя десятой части всего хода ползуна 10 до ЛМТ, включаются контакты - 14 подвижный на ползуне 10 и 17 неподвижный на статоре, подается команда на включение привода 6, который поворачивает магнит 2 из положения S в нейтральное положение N/S к стороне N ползуна 10, прекращается действовать притягивающая сила, но продолжает действовать отталкивающая сила магнита 3, заставляя ползун 10 продолжать движение. При подходе к ЛМТ ползун 10 соприкасается с демфирными пружинами 13, сжимая их, замедляя ход подходит к ЛМТ, в это время замыкается подвижный контакт 14 с неподвижным 16. Подается команда на включение привода 6, который поворачивает магнит 2 из положения N/S стороной N к стороне N ползуна 10, образуя отталкивающую силу. Одновременно подается команда на привод 7, который поворачивает магнит 3 из положения S стороной N к стороне N ползуна 10, образуя притягивающую силу. Под действием двух сил отталкивания и притяжения, а также разжатия демферных пружин 13 ползун 10 меняет свое направление и движется от ЛМТ к ПМТ. Проходя внутри обмотки статора 9, ползун 10 своими силовыми линиями наводит ЭДС в обмотки статора 9. Не доходя 10 части всего хода ползуна 10 до ПМТ, включается подвижный контакт 15 и неподвижный 18, подается команда на включение привода 7, который поворачивает магнит 3 из положения N в нейтральное положение N/S к стороне S ползуна 10, прекращает действовать притягивающая сила, но продолжает действовать отталкивающая сила магнита 2, заставляя ползун 10 продолжать движение. При подходе к ПМТ ползун 10 соприкасается с демферными пружинами 13, сжимая их, замедляя ход, подходит к ПМТ. В это время замыкается подвижный контакт 15 с неподвижным контактом 19. Подается команда на включение привода 7, который поворачивает магнит 3 из нейтрального положения N/S стороной S к стороне S ползуна 10, образуя отталкивающую силу. Одновременно подается команда на привод 6, который поворачивает магнит 2 из положения N стороной S к стороне N ползуна 10, образуя притягивающую силу. Под действием двух сил отталкивания и притяжения, а также разжатием демферных пружин 13 ползун 10, меняя свое направление, движется от ПМТ к ЛМТ. Снова проходя внутри обмотки статора 9, ползун 10 своими силовыми линиями наводит ЭДС в обмотки статора 9. Полученное таким образом напряжение подается в выпрямитель 39, который преобразует "пульсирующее" напряжение в промышленное напряжение. Цикл завершен, генератор заработал и в той же последовательности продолжает работать. В случае отключения генератора необходимо выключить тумблер 36 на блоке управления 34, на привода управления 6 и 7 подается команда и они устанавливают магниты 2 и 3 в нейтральное положение N/S к сторонам N и S ползуна 10. Прекращается действие силы притяжения и силы отталкивания, ползун 10 останавливается по середине своего хода.Формула изобретения Линейный электрогенератор, содержащий корпус из немагнитного материала, внутри которого установлены на валах вращающиеся от приводов в виде шаговых электродвигателей постоянные магниты в виде горизонтальных цилиндров с выпуклостями по сторонам, внутри обмотки статора между указанными вращающимися постоянными магнитами установлен с возможностью перемещения между ними постоянный магнит-ползун в виде прямоугольника с выпуклостями и с подвижными контактами по бокам, на внутренней стороне обмотки статора установлены неподвижные контакты для управления шаговыми электродвигателями приводов указанных постоянных магнитов в зависимости от нахождения постоянного магнита-ползуна, при этом система управления шаговыми электродвигателями приводов вращающихся постоянных магнитов обеспечивает замыкание подвижных контактов с неподвижными контактами при подходе постоянного магнита-ползуна к одной мертвой точке для передачи сигнала на систему управления указанных приводов постоянных магнитов в зависимости от положения постоянного магнита-ползуна для такого поворота постоянных магнитов, чтобы постоянный магнит-ползун устремлялся к другой мертвой точке, при этом наведенная в обмотке статора электродвижущая сила поступает в выпрямитель.РИСУНКИ Рисунок 1, Рисунок 2Похожие патенты:
Изобретение относится к энергомашиностроению и может быть использовано при проектировании и строительстве электростанций малой мощности для бытовых нужд в отдаленных от централизованной электросети местах
Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрическим машинам, преобразующим механические возвратно-поступательные движения в переменный электрический ток, и может быть использовано в энергетике, на транспорте или в качестве автономного источника электрического тока
Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к источникам электропитания, и может быть использовано как дополнительный источник электропитания для зарядки аккумуляторов персональных компьютеров
Изобретение относится к энергомашиностроению и позволяет повысить топливную экономичность и снизить выбросы токсичных газов в свободнопоршневых двигателях внутреннего сгорания
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проектировании и производстве источников переменного тока
Изобретение относится к ракетной технике и предназначено для приведения в действие электровоспламенительных устройств пусковых и бортовых систем реактивного снаряда, запускаемого из трубы-контейнера
Изобретение относится к электротехнике, а именно к конструкциям электрических генераторов, использующих энергию колебательного движения, например, морских волн
Изобретение относится к электротехнике, а именно к конструкциям электрических генераторов колебательного движения, использующих энергию волн
Изобретение относится к электрическим машинам, в частности, к генераторам, и может быть использовано как источник дополнительного электрического питания и сжатия воздуха в транспортных средствах
Изобретение относится к области энергомашиностроения и позволяет повысить эффективность электростанций
Изобретение относится к области энергетики, а именно к устройствам для преобразования механической энергии двигателей внутреннего сгорания в электрическую, и предназначено для использования преимущественно в качестве транспортных энергетических установок в гибридных автомобилях или аварийных источников электроэнергии
Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано для приведения в действие бортовых систем управляемого снаряда, выстреливаемого из артиллерийского орудия
Изобретение относится к области выработки электроэнергии
Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей конструктивного выполнения источников электроэнергии, представляющих собой независимую магнитоэлектрическую станцию переменного тока для движимых и недвижимых объектов, которая может быть использована в качестве резервного источника электроэнергии
Изобретение относится к электрической машине
Изобретение относится к электрическим машинам линейного типа и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания поршневого типа
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в ракетно-космической технике, отраслях электроэнергетики и в быту
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в динамических магнитных системах для выработки электрической энергии
Изобретение относится к области электрорадиотехники Изобретение относится к области получения альтернативной энергии преобразованием энергии постоянных магнитов в механическую энергию для получения электрической энергии www.findpatent.ru |
|
||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
Рис. 1. Роторно-поршневой двигатель Ванкеля и принцип его действия
Рис. 2. Серийный автомобильный двигатель роторно-поршневого типа (Renesis-2 16X) компании Mazda
Рис. 3. Конструктивная схема и лабораторные образцы линейных дизель-электрических агрегатов, разработанных в Чехии
5347186, НКИ 310/17 и 
, где w - число витков (генераторной) обмотки переменного тока, Ф=B·S - Ф и В - поток и индукция магнитного поля, проходящие по магнитопроводу статора, S - сечение полюса этого магнитопровода. Предлагаемая конструкция позволяет иметь малый воздушный зазор между магнитопроводами (0,3…0,4 мм) и большую магнитную индукцию (В=0,8…1,2 Тл). Кроме того, сосредоточенная обмотка переменного тока, расположенная на магнитопроводе за пределами рабочего зазора, может иметь большое число витков. Все это позволяет получать с помощью предлагаемого генератора более высокие ЭДС и напряжения (10…100 В).
, где w - число витков генераторной обмотки, Ф=BS, Ф и В - поток и магнитная индукция неподвижном магнитопроводе, S - сечение полюса этого магнитопровода. При сближении полюсов подвижного 5 и неподвижного 2 магнитопроводов магнитный поток возрастает, а при расхождении полюсов - уменьшается. При этом в генераторной обмотке 3 формируется знакопеременная ЭДС, которая диодным мостом выпрямляется и конденсатором С сглаживается. Поскольку магнитопроводы 2 и 5, расположенные по продольной и поперечной оси сдвинуты друг относительно друга на четверть периода, в генераторных обмотках 3 формируются напряжения, сдвинутые по фазе на четверть периода, что позволяет в дальнейшем получить меньшую пульсацию выпрямленного напряжения. Термосопротивление Rt в холодном состоянии имеет большое сопротивление и благодаря этому ограничивает первоначальный бросок тока через конденсатор и тем самым защищает полупроводниковые диоды от разрушения. С конденсатора С снимается выходное напряжение генератора Uвых (для подключения внешних устройств), а также напряжение для питания обмотки возбуждения 4. При этом последовательно с обмоткой возбуждения 3 в прямом направлении включен диод D, отсекающий ту переменную составляющую тока, наведенного в этой обмотке изменяющимся магнитным потоком, которая направлена встречно основному току возбуждения.
