Электрогенератор
ELECTRIC GENERATOR

Изобретение относится к электрическим машинам, которые не содержат движущихся или деформируемых элементов, и служит для преобразования механической энергии движения человека в электрическую энергию с последующим ее накоплением и использованием для работы мобильных устройств.
Известно техническое решение - устройство и способ накопления энергии для обуви, в подошве которой расположена катушка и постоянный магнит с возможность его перемещения при ходьбе. К катушке присоединены выпрямитель, накопитель электрической энергии, разъем для подключения внешних потребителей энергии или устройство для беспроводной передачи энергии [US 2013020986 Al, H02J 7/00; Н05K 13/00 (2006.01), 24.01.2013].
Недостаток данного устройства в том, что энергетическая эффективность генератора зависит от ускорения, с которым двигаются ноги человека, и устройство перестает работать в случае, если постоянный магнит не двигается относительно соленоида, например при медленной ходьбе.
Известно устройство - генератор, элементы которого также содержат постоянные магниты и катушки, находящиеся в разных монтажных блоках на коленях и в блоке накопления энергии и на ремне или в кармане. Монтажные блоки соединены с блоком накопления энергии проводами, обеспечивающими подвижное соединение элементов устройства с возможностью присоединения или отсоединения блока накопления энергии.
Устройство недостаточно энергоэффективно, так как расположение монтажных блоков на коленях не обеспечивает высокой скорости их взаимного перемещения, как, например, находящихся в нижней части обуви. Кроме этого, конструкция устройства не обеспечивает гарантированного попадания витков катушек в зоны наибольшей напряженности магнитного поля постоянных магнитов, что также снижает количество вырабатываемой энергии [KR 20110127334 A, H02J 7/00; Н02K 17/42 (2006.01), 25.11.20112].
Наиболее близким техническим решением является устройство, включающее пару обуви с вмонтированными неподвижно магнитами и катушками для выработки электрической энергии, причем пара элементов магнит-катушка находятся в разных предметах из пары обуви.
Недостаток заключается в низком уровне вырабатываемой энергии из-за того, что конструкция устройства не обеспечивает гарантированного попадания витков катушек в зоны наибольшей напряженности магнитного поля постоянных магнитов при движении человека [CN 202504336 U].
Технический результат заключается в повышении количества вырабатываемой энергии за счет обеспечения гарантированного попадания витков катушек в зоны наибольшей напряженности магнитного поля постоянных магнитов при движении человека.
Предлагаемое техническое решение осуществляется за счет постоянных магнитов, катушек индуктивности, выпрямителей, аккумуляторов и разъемов для подключения потребителей энергии, расположенных внутри пары обуви, так что пара «постоянный магнит-катушка индуктивности» расположены в разных предметах из пары обуви. Причем постоянные магниты и катушки индуктивности снабжены магнитопроводами, полюса которых направленны в сторону противоположного предмета пары обуви, оси магнитопроводов наклонены под одинаковым по модулю углом к горизонтали, причем углы наклона отличны по знаку для магнитопроводов постоянных магнитов и магнитопроводов катушек индуктивности, расположенных в разных предметах из пары обуви.
Заявленный электрогенератор отличается от прототипа тем, что постоянные магниты и катушки индуктивности снабжены магнитопроводами, полюса которых направленны в сторону противоположного предмета пары обуви, оси магнитопроводов наклонены под одинаковым по модулю углом к горизонтали, причем углы наклона отличны по знаку для магнитопроводов постоянных магнитов и магнитопроводов катушек индуктивности, расположенных в разных предметах из пары обуви.
Электрогенератор (фиг. 1) состоит из постоянных магнитов 1, катушек индуктивности 2, выпрямителей 3, аккумуляторов 4, разъемов для подключения потребителей энергии 5. Катушки индуктивности 2 соединены проводами 6 с выпрямителями 3, которые проводами 6 соединены с аккумуляторами 4, которые проводами 6 соединены с разъемами для подключения потребителей энергии 5. Постоянные магниты 1 снабжены магнитопроводами 7, полюса которых направленны в сторону противоположного предмета пары обуви. Катушки индуктивности 2 также снабжены магнитопроводами 8, полюса которых направленны в сторону противоположного предмета пары обуви. Все элементы устройства неподвижно закреплены в подошве каждого из предметов пары обуви 9. Оси магнитопроводов 7 и 8 расположены под одинаковым по модулю углом к горизонту α. Причем углы наклона α отличны по знаку для магнитопроводов 7 постоянных магнитов 1 и магнитопроводов 8 катушек индуктивности 2, расположенных в разных предметах из пары обуви. Например, если угол наклона α осей магнитопроводов 7 постоянных магнитов 1 в первом предмете из пары обуви положительный, то во втором предмете из пары обуви угол наклона α - отрицательный, при этом угол наклона α осей магнитопроводов 8 катушек индуктивности 2 в первом предмете из пары обуви отрицательный, а во втором предмете из пары обуви - положительный.
Устройство работает следующим образом. При ходьбе или беге подошвы обуви 9 совершают периодические движения относительно друг друга. При этом катушки индуктивности 2 перемещаются в магнитных полях, сформированных постоянными магнитами 1 и магнитопроводами 7. Наличие магнитопроводов 7 и 8, а также расположение их под углами к горизонту обеспечивает большую напряженность магнитного поля при взаимодействии постоянных магнитов с катушками индуктивности и большее количество выработанной электрической энергии. Угол наклона к горизонту необходим, потому что относительное движение предметов пары обуви происходит только когда один из предметов находится на поверхности земли, а другой - приподнят на некоторую высоту. При периодических движениях предметов обуви в катушках индуктивности 2 возникает переменный эклектический ток, передающийся через провода 6 к выпрямителям 3, которые преобразуют ток в постоянный, а аккумуляторы 4 накапливают электрическую энергию. Накопленная энергия с помощью разъемов для подключения потребителей энергии 5 может быть передана для подзарядки мобильных устройств или для других целей.
Предлагаемая конструкция электрогенератора обеспечивает более эффективную выработку электроэнергии и быстрое заряжание аккумуляторов посредством повышения количества вырабатываемой энергии за счет обеспечения гарантированного попадания витков катушек в зоны наибольшей напряженности магнитного поля постоянных магнитов при движении человека.
Источники информации
1 US 2013020986 Al, H02J 7/00; Н05K 13/00 (2006.01), 24.01.2013. Self-replenishing energy storage device and method for footwear.
2. KR 20110127334 A, H02J 7/00; H02K 17/42 (2006.01), 25.11.2011. Walking generator.
3. CN 202504336 U, A43B 13/14; A43B 23/02; A43B 7/04; H02K 35/02, (2006.01), 31.10.2012. Power generation shoes.