ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована для преобразования энергии магнитного поля постоянных магнитов в электрическую энергию.
Известно устройство, работающее на основе преобразования энергии магнитного поля кольцевых постоянных магнитов содержащее, как и предлагаемое устройство, корпус и смонтированную в нем электромагнитную систему с одним или несколькими кольцевыми постоянными магнитами, каркас с одной или несколькими кольцевыми индуктивными катушками (см. Патент РФ на полезную модель №83373, опубликованный 27.05.2003, Бюл. №15) прототип.
Недостатком прототипа является то, что часть магнитного потока кольцевых постоянных магнитов, которая замыкается через их отверстия, не участвует в преобразовании энергии, что не позволяет получить потенциально возможный КПД.
Технический результат заключается в устранении указанного недостатка и повышения КПД за счет использования в преобразователе энергии той части магнитного потока, который замыкается через отверстия в кольцевых постоянных магнитах.
Технический результат достигается тем, что линейный электрический генератор содержит корпус из магнитомягкого железа, первый каркас из немагнитного материала с расположенными на нем в ряд внешними кольцевыми индуктивными катушками, разделенными щечками, генерирующий магнитный сердечник с осью из диамагнетика и размещенными на ней, как минимум, двумя кольцевыми постоянными магнитами с зазором между ними. Кольцевые постоянные магниты имеют радиальную намагниченность и чередуются по направлению намагниченности, а ось генерирующего магнитного сердечника выполнена в виде тонкостенной трубы, внутри которой помещен второй каркас из немагнитного материала с расположенными на нем внутренними кольцевыми индуктивными катушками, разделенными щечками, который закреплен на ярме из магнитомягкого железа, торцы которого с помощью поперечных крепежных планок, проходящих через продольные пазы в стенках оси генерирующего магнитного сердечника, крепятся на торцевых крышках с обеих сторон корпуса. Число внешних кольцевых индуктивных катушек, установленных на первом каркасе, равно числу внутренних кольцевых индуктивных катушек, установленных на втором каркасе, причем, внешние и внутренние кольцевые индуктивные катушки попарно расположены вдоль оси одна над другой, а число пар с внешними и внутренними кольцевыми индуктивными катушками равно числу кольцевых постоянных магнитов. Относительные размеры упомянутых составных элементов находятся в следующих пределах: высота каждого кольцевого постоянного магнита составляет (0,2÷0,4) от его диаметра; величина зазора между кольцевыми постоянными магнитами, устанавливаемая упорными втулками из немагнитного материала, составляет (0,5÷1) от высоты кольцевого постоянного магнита; длина каждой из кольцевых индуктивных катушек равна сумме величины зазора между кольцевыми постоянными магнитами и их высоты; величина зазоров между внутренней поверхностью первого каркаса и внешней образующей кольцевых постоянных магнитов и между внутренней поверхностью оси генерирующего магнитного сердечника и внешней поверхностью второго каркаса должна быть минимальной и позволяющей свободное возвратно-поступательное перемещение генерирующего магнитного сердечника; внутренний диаметр корпуса должен быть больше внешнего диаметра кольцевых постоянных магнитов не более, чем на половину от зазора между кольцевыми и постоянными магнитами, а диаметр ярма должен быть меньше диаметра отверстия кольцевых постоянных магнитах не более, чем на половину величины зазора между кольцевыми магнитами.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых изображено: на фиг.1 - конструкция линейного электрического генератора; на фиг.2 - вид конструкции линейного электрического генератора с торца и в сечении А-А; на фиг.3 - вариант электрического соединения внешних и внутренних кольцевых индуктивных катушек; на фиг.4 - схематически показано визуализированные силовые магнитные линии замыкающихся магнитных потоков кольцевых постоянных магнитов с радиальной намагниченностью.
М
М
k
k
К
м
к
м
0
M
M
0
Линейный электрический генератор (фиг.1) содержит корпус 1 из магнитомягкого железа, первый каркас 2 из немагнитного материала с расположенными на нем в ряд внешними кольцевыми индуктивными катушками 3, разделенными щечками 4, генерирующий магнитный сердечник с осью 5 из диамагнетика и размещенными на ней, как минимум, двумя кольцевыми постоянными магнитами 6 с зазором Δ между ними. Кольцевые постоянные магниты 6 имеют радиальную намагниченность и чередуются по направлению намагниченности, а ось 5 генерирующего магнитного сердечника выполнена в виде тонкостенной трубы, внутри которой помещен второй каркас 7 из немагнитного материала с расположенными на нем внутренними кольцевыми индуктивными катушками 8, разделенными щечками 4, который закреплен на ярме 9 из магнитомягкого железа, торцы которого с помощью поперечных крепежных планок 10, проходящих через продольные пазы в стенках оси 5 генерирующего магнитного сердечника, крепятся на торцевых крышках 11 с обеих сторон корпуса 4. Число внешних кольцевых индуктивных катушек 3, установленных на первом каркасе 2, равно числу внутренних кольцевых индуктивных катушек 8, установленных на втором каркасе 7, причем, внешние и внутренние кольцевые индуктивные катушки 3, 8 попарно расположены вдоль оси 5 одна над другой, а число пар с внешними и внутренними кольцевыми индуктивными катушками 3, 8 равно числу кольцевых постоянных магнитов 6. Относительные размеры упомянутых составных элементов находятся в следующих пределах: высота h каждого кольцевого постоянного магнита 6 составляет (0,2÷0,4) от его диаметра Д h=(0,2÷04)Д; величина зазора Δ между кольцевыми постоянными магнитами 6, устанавливаемая упорными втулками 12 из немагнитного материала, составляет (0,5÷1) от высоты h кольцевого постоянного магнита 6 Δ=(0,5÷1)h; длина l каждой из кольцевых индуктивных катушек равна сумме величины зазора Δ между кольцевыми постоянными магнитами 6 и их высоты h l=Δ+h; величина зазоров δ между внутренней поверхностью первого каркаса 2 и внешней образующей кольцевых постоянных магнитов и между внутренней поверхностью оси 5 генерирующего магнитного сердечника и внешней поверхностью второго каркаса 7 должна быть минимальной и позволяющей свободное возвратно-поступательное перемещение генерирующего магнитного сердечника; внутренний диаметр Д корпуса 1 должен быть больше внешнего диаметра Д (фиг.2) кольцевых постоянных магнитов 6 не более, чем на половину от зазора Δ между кольцевыми и постоянными магнитами (Д-Д)<0,5Δ, а диаметр d ярма должен быть меньше диаметра d отверстия кольцевых постоянных магнитах 6 не более, чем на половину величины зазора Δ между кольцевыми постоянными магнитами 6, (d-d)<0.5Δ.
На фиг.3 представлен один из вариантов электрического соединения внешних в внутренних кольцевых индуктивных катушек 3, 8. Кольцевые постоянные магниты 6 зафиксированы на оси 5 генерирующего магнитного сердечника с помощью гаек 13, соприкасающихся в крайних положениях генерирующего магнитного сердечника с демпферами 14, размещенных на внутренних поверхностях торцевых крышек 11. Ось 5 имеет хвостовик 15 для связи с источником возвратно-поступательного перемещения (на фиг. не показан).
п
х
п
п
Длина l продольных пазов в стенках оси 5 выбирается равной или больше длины хода l генерирующего магнитного сердечника, а ширина b продольного паза должна обеспечить свободное перемещение в нем поперечных крепежных планок 10 с их шириной a.
В предложенной полезной модели линейного электрического генератора благодаря наличию внутренних кольцевых индуктивных катушек 8 осуществляется преобразование энергии всего магнитного потока полностью (фиг.4), чем достигается повышение КПД преобразования.