ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР
LINEAR ELECTRIC GENERATOR

Изобретение относится к устройствам для преобразования механической энергии при колебательном движении в электрический ток посредством постоянных магнитов и катушек.
Известны аналогичные решения, содержащие цилиндрический корпус, два магнитных сердечника цилиндрической формы с осевой намагниченностью, размещенных внутри цилиндрического корпуса и обращенных друг к другу одноименными полюсами, две цилиндрические катушки с осевыми обмотками, размещенные на цилиндрическом корпусе над соответствующими магнитными сердечниками (см., например, описание полезной модели к патенту RU 83373, МПК Н02К 35/02 (2006/01), дата публикации 27.01.2011; описание полезной модели к патенту RU 101881, МПК Н02К 35/02 (2006/01), дата публикации 27.01.2011).
Недостатком аналогов является сложность конструкции, недостаточная эффективность преобразования механической энергии при колебательном движении в электрический ток.
Ближайшим аналогом является линейный электрический генератор, содержащий цилиндрический корпус, два магнитных сердечника цилиндрической формы с осевой намагниченностью, размещенных внутри цилиндрического корпуса и обращенных друг к другу одноименными полюсами, две цилиндрические катушки с осевыми обмотками, размещенные на цилиндрическом корпусе над соответствующими магнитными сердечниками (см., например, описание полезной модели к патенту RU 101881, МПК Н02К 35/02 (2006/01), дата публикации 27.01.2011).
Недостатком ближайшего аналога является недостаточная эффективность преобразования механической энергии при колебательном движении в электрический ток.
Технический результат выражается в повышении эффективности преобразования механической энергии при колебательном движении в электрический ток.
Сущность технического решения заключается в том, что оно содержит цилиндрический корпус, два магнитных сердечника цилиндрической формы с осевой намагниченностью, размещенных внутри цилиндрического корпуса и обращенных друг к другу одноименными полюсами, две цилиндрические катушки с осевыми обмотками, размещенные на цилиндрическом корпусе над соответствующими магнитными сердечниками, и отличается от ближайшего аналога тем, что снабжено цилиндрической катушкой с радиальной обмоткой, расположенной на цилиндрическом корпусе между цилиндрическими катушками с осевыми обмотками.
Сущность технического решения поясняется чертежом, на котором приведен вид сбоку в продольном сечении.
Линейный электрический генератор содержит цилиндрический корпус 11, первый магнитный сердечник 1 цилиндрической формы с осевой намагниченностью, размещенный внутри цилиндрического корпуса 11, второй магнитный сердечник 2 цилиндрической формы с осевой намагниченностью, размещенный внутри цилиндрического корпуса 11 и обращенный к первому магнитному сердечнику 1 одноименным полюсом, две цилиндрические катушки с осевыми обмотками 3, 4, размещенные на цилиндрическом корпусе 11 над соответствующими магнитными сердечниками 1 и 2, и снабжен цилиндрической катушкой 5 с радиальной обмоткой, расположенной на цилиндрическом корпусе 11 между цилиндрическими катушками с осевыми обмотками 3, 4. Первый магнитный сердечник 1 и второй магнитный сердечник 2 соединены соответственно каждый со своими фрагментами крепления привода 6 и 7. Фрагменты крепления привода 6 и 7 соединены с приводным механизмом (на чертеже условно не показан), обеспечивающим вместе с фрагментами крепления привода 6 и 7 синхронное встречно-возвратное перемещение магнитных сердечников 1 и 2, причем магнитные сердечники 1 и 2 попеременно двигаются то навстречу друг другу, то в противоположные стороны. Амплитуда встречно-возвратного движения магнитных сердечников 1 и 2 равна длине каждого магнитного сердечника 1 и 2.
Цилиндрическая катушка 5 с радиальной обмоткой может быть выполнена в виде прямоугольной обмотки, свернутой с получением цилиндрической формы на внешней поверхности цилиндрического корпуса 11. Цилиндрическая катушка 5 с радиальной обмоткой может быть выполнена в виде отдельных частей, соединенных между собой согласно последовательно или параллельно.
Цилиндрическая катушка 5 с радиальной обмоткой и цилиндрические катушки с осевыми обмотками 3 и 4 могут быть, например, соединены параллельно.
Цилиндрический корпус 11 выполнен из диэлектрического материала.
Относительные размеры вышеуказанных элементов линейного электрического генератора могут быть выполнены в следующих соотношениях (или близких к ним):
- длина первого магнитного сердечника 1 и длина второго магнитного сердечника 2 равна значению двух их диаметров;
- длина каждой цилиндрической катушки 3, 4 с осевыми обмотками равна длине соответствующих магнитных сердечников 1 и 2;
- длина цилиндрической катушки 5 с радиальной обмоткой равна диаметру магнитных сердечников 1 и 2.
Принцип работы предложенного устройства состоит в непосредственном взаимодействии магнитного поля подвижного первого магнитного сердечника 1 и подвижного второго магнитного сердечника 2 с магнитными полями индуцированных ими токов в цилиндрической катушке 5, т.е. по принципу изменения плотности магнитного потока (величины напряженности) в постоянном объеме пространства, охваченном генерирующим контуром в единицу времени.
При встречном движении первого магнитного сердечника 1 и второго магнитного сердечника 2 внутри цилиндрического корпуса 11 в пространстве между одноименными полюсами первого магнитного сердечника 1 и второго магнитного сердечника 2, охватываемом цилиндрической катушкой 5 с радиальной обмоткой, напряженность поля возрастает как вследствие встречного движения первого магнитного сердечника 1 и второго магнитного сердечника 2, так и вследствие индукционной реакции радиальной обмотки цилиндрической катушки 5, в которой индуцированный ток образует магнитный поток, препятствующий движениям первого магнитного сердечника 1 и второго магнитного сердечника 2. В результате этого нарастание напряженности магнитного потока в рабочем пространстве происходит в прогрессии. Соответственно величина тока в цилиндрической катушке 5 возрастает до максимального значения при минимальном зазоре между полюсами первого магнитного сердечника 1 и второго магнитного сердечника 2.
Максимальное значение тока соответствует минимальному расстоянию между одноименными полюсами первого магнитного сердечника 1 и второго магнитного сердечника 2, максимально сближенными, но не выходящими за пределы катушек с осевой обмоткой.
Максимальное значение тока противоположного направления соответствует максимальному расстоянию между одноименными полюсами первого магнитного сердечника 1 и второго магнитного сердечника 2, но не выходя за пределы цилиндрической катушки 5 с радиальной обмоткой.
Наведение э.д.с. в цилиндрических катушках 3 и 4 с осевыми обмотками осуществляется при перемещении первого магнитного сердечника 1 и второго магнитного сердечника 2 аналогично, как в известных устройствах, в том числе как и в ближайшем аналоге.
Зазор между внутренней поверхностью цилиндрического корпуса 11, поверхностью первого магнитного сердечника 1 и второго магнитного сердечника 2 минимален, но не препятствует свободному возвратно-поступательному движению первого магнитного сердечника 1 и второго магнитного сердечника 2. Цилиндрический корпус 11 имеет отверстия 8, 9, 10, обеспечивающие свободное циркулирование воздуха, не создавая препятствий осевым перемещениям первого магнитного сердечника 1, второго магнитного сердечника 2 и обеспечивая теплообмен в рабочем пространстве линейного электрического генератора.