ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР

Устройство относится к области электротехники, а именно генерированию электрической энергии, более конкретно к области автономных устройств с возобновляемым источником тока, преобразующим механические колебания в электрическую энергию. Устройство разработано, преимущественно, для применения в конструкциях маяков и радиобуев для безопасности судоходства на море, а также озерах и реках. Однако может быть также использовано в любых других конструкциях и областях техники.
Известен электрический генератор содержащий корпус и размещенные в нем статор и якорь, который выполнен в виде несущего сосредоточенную обмотку цилиндрического стержня, имеющего на концах по два полюса из постоянных магнитов конической формы, а статор состоит из двух, входящих одна в другую, частей, имеющих полюсные наконечники из постоянных магнитов с выемками, в которых расположены с зазором полюса якоря (SU 776487 A1, H02K 25/00, 30.06.1982).
Из уровня техники известно устройство для зарядки аккумуляторов персональных компьютеров, содержащее разборный корпус с отверстием, на котором установлены кнопки управления и внутри которого находятся шарик, гнездо для шарика и преобразователь углов поворота в электрические сигналы, отличающееся тем, что корпус устройства выполнен из магнитомягкого материала, внутри корпуса дополнительно помещены выпрямитель и обмотка, выполненная из провода, выводы которой подключены к входу выпрямителя, с выхода которого электрический ток поступает на зарядное устройство аккумулятора, а шарик устройства выполнен из немагнитного материала, внутри которого расположен постоянный магнит (RU 2154334 C1, H02J 7/14, 10.08.2000).
Из уровня техники известен микрогенератор, включающий канал из немагнитного материала с катушками электропровода вокруг него, торцевыми отбойниками и магнитным шариком внутри канала, отличающийся тем, что магнитный шарик включает в себя несколько постоянных магнитов, имеющих форму усеченных пирамид или конусов (например, шесть), объединенных разноименными полюсами общим магнитопроводом, находящимся в центре шарика (RU 2390089 C2, H02K 35/02, 27.10.2009).
Из уровня техники известен электрогенератор, включающий подвижные и неподвижные магниты, обращенные одноименными полюсами друг к другу, а также обмотку и другие электроэлементы (SU 776486 A1, H02K 35/00, 30.06.1982).
Наиболее близким к заявленному техническому решению можно считать генератор навигационного буя, содержащий цилиндрическую емкость, по оси которой в направляющих, прикрепленных к цилиндрической емкости, перемещается шток, на конце штока установлен стабилизирующий балласт, на штоке неподвижно закреплена упорная площадка, которая опирается на пружину, расположенную между одной их направляющих штока и упорной площадкой, а в средней части на штоке установлен ротор с постоянными магнитами линейного электрического генератора, статор линейного электрического генератора закреплен на внутренней поверхности цилиндрической емкости, обмотка статора генератора соединена со входом зарядного устройства (RU 2489301 C1, В63В 22/16, 10.08.2013).
Недостатками наиболее близкого аналога является усложненность и низкая надежность. За счет низкого КПД устройство должно иметь большую массу и габариты.
Техническим результатом является повышение надежности конструкции.
Технический результат достигается посредством того, что электрогенератор, включает подвижные и неподвижные магниты, обращенные одноименными полюсами друг к другу, а также элемент индуктивности, причем подвижный магнит выполнен в виде цилиндра со сквозным отверстием в его центральной части и размещен в цилиндрической трубке, которую охватывает элемент индуктивности, при этом в нижней части цилиндрической трубки закреплен неподвижный магнит, верхний торец цилиндрической трубки оснащен заглушкой, выполненной из упругого материала, при этом электрогенератор оснащен корпусом, причем между корпусом и трубкой залит герметик, посредством чего цилиндрическая трубка герметично изолирована от внешней среды.
Неподвижный магнит отделен от подвижного магнита упругой прокладкой.
Между неподвижным магнитом и элементом индуктивности расположено экранирующее кольцо из электропроводного магнитного материала, которое охватывает цилиндрическую трубку.
Элемент индуктивности представляет собой или включает в себя соленоид, предпочтительно, соленоид с двойной обмоткой.
Элемент индуктивности представляет собой катушку индуктивности или соединенные в электрическую цепь катушки индуктивности, предпочтительно, плоские катушки индуктивности.
Электрогенератор дополнительно содержит электронный блок, который выпрямляет и сглаживает пульсации генерируемого электрического тока.
Электронный блок, включает, диодный мост, конденсатор и балластное сопротивление.
Между корпусом и трубкой залит герметик, например, компаунд или полимер.
Электрогенератор оснащен дополнительным неподвижным магнитом, размещенным в верхней части цилиндрической трубки.
Подвижный магнит имеет покрытие из тефлона или лавсана.
Устройство поясняется чертежами.
На ФИГ. 1 изображено устройство с одним подвижным и одним неподвижным магнитом (продольный разрез).
На ФИГ. 2 изображено устройство с одним подвижным и двумя неподвижными магнитами (продольный разрез).
На ФИГ. 3 изображено схема радиобуя, оснащенного устройством.
Электрогенератор представляет собой преобразователь колебаний, и включает подвижный магнит 1, который выполнен в виде цилиндра со сквозным отверстием 2 в его центральной части и размещен в цилиндрической трубке 3, которую охватывает элемент 4 индуктивности, при этом в нижней части трубки закреплен неподвижный магнит 5 (ФИГ. 1).
Предпочтительно, что неподвижный магнит может быть отделен от подвижного магнита 1 упругой прокладкой 6.
Предпочтительно, что между неподвижным магнитом и элементом индуктивности расположено экранирующее кольцо 7 из электропроводного магнитного материала, которое охватывает цилиндрическую трубку 3.
Элемент 4 индуктивности может представлять собой катушку индуктивности или соединенные в электрическую цепь катушки индуктивности, предпочтительно, плоские катушки индуктивности.
Элемент 4 индуктивности может представлять собой или включает в себя соленоид, предпочтительно, соленоид с двойной обмоткой (условно не показано).
Электрогенератор может дополнительно содержать электронный блок 8 (контроллер), который может включать такие элементы как диодный мост, конденсатор и балластное сопротивление.
Верхний торец цилиндрической трубки оснащен заглушкой 9, выполненной из упругого материала., предпочтительно, пористого полимера (резины).
Цилиндрическая трубка 3 герметично изолирована от внешней среды посредством корпуса 10. Между корпусом и трубкой залит герметик 11 (компаунд или полимер).
Электрогенератор может быть оснащен дополнительным неподвижным магнитом 12, размещенным в верхней части трубки.
Работа устройства будет пояснена ниже в составе конструкции буя.
Подвижный магнит 1 расположен внутри цилиндрической трубки 3, выполненной из немагнитного материала и может свободно перемещаться внутри нее. Для уменьшения силы трения поверхности магнита о стенку трубки подвижный магнит 1 может иметь покрытие из тефлона или лавсана. Цилиндрическая трубка 3 также может иметь покрытие из тефлона или может быть изготовлена из лавсана. Сквозное отверстие 2 в его центральной части подвижного магнита 1 выполнено для пропуска воздуха для исключения его сопротивления при движении подвижного магнита 1.
При перемещении подвижного магнита 1 внутри цилиндрической трубки 3 в элементе 4 индуктивности (например, плоских катушках) возникает электрический ток. При этом за счет сил отталкивания одноименных магнитных полюсов подвижного магнита 1 и неподвижных магнитов 5 и/или 12 подвижный магнит «парит на магнитной подушке».
Чтобы избежать разрушения подвижного магнита 1, внутри цилиндрической трубки 3 неподвижный магнит 5 изолирован от подвижного магнита 1 посредством упругой прокладки 6, так как при шторме величины колебаний могут достигать критической величины, а повреждение магнитов, которые могут быть изготовлены из хрупких материалов, приведет всю конструкцию в нерабочее состояние.
Верхний торец цилиндрической трубки оснащен заглушкой 9, выполненной из упругого материала, которая безопасно ограничивает перемещение подвижного магнита. Либо в верхней части цилиндрической трубки 3 для ограничения перемещений размещен дополнительный неподвижный магнит 12.
Электрогенератор содержит электронный блок 8 (контроллер), который выпрямляет и сглаживает пульсации генерируемого электрического тока и установлен для получения напряжения определенного значения.
Электронный блок 8 (контроллер) соединен в электрическую цепь с контроллером 13, аккумуляторной батарей 14 и индикаторами буя 15. В зависимости от назначения индикаторами буя 15 могут быть светодиоды LED и/или стробоскоп (фотовспышка) и/или радиомаяк для ориентации судна в фарватере.
Различного размера буи, бакены, бонные заграждения, плавучие якоря и другие средства, могут иметь довольно большие размеры и вес - от несколько десятков килограммов, до нескольких сотен.
Если в таких средствах вовремя не заменить батареи, то может возникнуть опасность столкновения их суднами и привести к их повреждениям, при этом для маломерных плавающих средств (моторные лодки, катера, яхты), столкновение с тяжелыми средствами может привести к пробоинам в днище.
Данное устройство поможет продлить срок работы радиобуев, различных радиомаяков и других средств (для исследований погоды, течений) на практически неограниченный срок и обезопасить навигацию в близи береговой полосы за счет снижения габаритов и массы устройства.