ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР

Полезная модель относится к преобразователям энергии на постоянных магнитах, предназначена для использования в энергетических установках, в радиотехнике, приборостроении и других отраслях техники.
Известно устройство, работающее на основе преобразования энергии магнитного поля, движущихся возвратно-поступательно внутри каркаса с кольцевыми индуктивными катушками, кольцевых постоянных магнитов с осевой намагниченностью и расположенными на оси из немагнитного материала на встречу друг другу одноименными полюсами, содержащее, как и предлагаемое устройство, корпус и смонтированную в нем электромагнитную систему с несколькими, расположенными на общем каркасе в ряд, кольцевыми индуктивными катушками, как минимум, два кольцевых постоянных магнита с осевой намагниченностью. В известном устройстве использованы кольцевые индуктивные катушки, расположенные с внешней стороны магнитной системы из кольцевых постоянных магнитов (см. патент на полезную модель RU №82958 U1, опубликованный 10.05.09 Бюл. №13), прототип.
Недостатком прототипа является малый КПД преобразования энергии, обусловленный тем, что энергия магнитного потока кольцевых постоянных магнитов, замыкающегося через центральное отверстие, не участвует в преобразовании и представляет собой часть потерь.
Технический результат заключается в повышении КПД преобразования энергии и повышении выходной мощности генератора за счет использования при преобразовании энергии магнитного поля магнитного потока, замыкающегося между полюсами, как с внешней стороны кольцевых постоянных магнитов, так и внутри их центральных отверстий.
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 немагнитного материала и размещенными на ней, как минимум, двумя постоянными магнитами с осевой намагниченностью, расположенными на встречу друг другу одноименными полюсами с зазором, установленный с возможностью челночного перемещения внутри первого каркаса с внешними кольцевыми катушками, число которых на единицу меньше числа кольцевых постоянных магнитов. Ось генерирующего магнитного сердечника выполнена в виде тонкостенной трубки из диамагнетика, внутри которого помещен с возможностью свободного перемещения второй каркас из немагнитного материала с расположенными на нем внутренними кольцевыми индуктивными катушками, разделенными щечками, который размещен внутри оси генерирующего магнитного сердечника 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, внутренние и внешние кольцевые индуктивные катушки расположены в перпендикулярно секущих плоскостях попарно, одна над другой. Относительные размеры упомянутых составных элементов находятся в следующих пределах: высота каждого кольцевого постоянного магнита составляет (0,2÷0,4) от его внешнего диаметра; величина зазора между одноименными полюсами кольцевых постоянных магнитов составляет (0,5÷1) от их высоты; длина каждой кольцевой катушки равна сумме величины зазора между кольцевыми постоянными магнитами и величины высоты кольцевого постоянного магнита; величина зазора между внутренней поверхностью первого каркаса и внешней образующей кольцевых постоянных магнитов и величина зазора между внутренней поверхностью оси генерирующего магнитного сердечника и внешней поверхностью второго каркаса должна быть минимальной и позволяющей свободное возвратно-поступательное перемещение генерирующего магнитного сердечника; высота намотки провода каждой из кольцевых индуктивностых катушек не должна превышать высоту щечек каждого из соответствующих каркасов; величина хода генерирующего магнитного сердечника, без выхода крайних кольцевых индуктивных катушек из магнитного поля над крайними зазорами между кольцевыми постоянными магнитами, не более высоты кольцевого постоянного магнита.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых изображено: на фиг.1 - конструкция линейного электрического генератора; на фиг.2 - вид конструкции линейного генератора с торца с сечением; на фиг.3 - схема соединений внешних и внутренних кольцевых индуктивных катушек; на фиг.4 - схематическое представление фрагмента линейного электрического генератора в сечении и с визуализированными силовыми магнитными линиями.
k
х
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 немагнитного материала и размещенными на ней, как минимум, двумя кольцевыми постоянными магнитами 6 с осевой намагниченностью, расположенными на встречу друг другу одноименными полюсами с зазором Δ, установленный с возможностью челночного перемещения внутри первого каркаса 2 с внешними кольцевыми индуктивными катушками 3, число которых на единицу меньше числа кольцевых постоянных магнитов 6. Ось 5 генерирующего магнитного сердечника выполнена в виде тонкостенной трубки из диамагнетика, внутри которого помещен, с возможностью свободного перемещения, второй каркас 7 из немагнитного материала с расположенными на нем внутренними кольцевыми индуктивными катушками 8, разделенными щечками 9, который размещен внутри оси 5 генерирующего магнитного сердечника на ярме 10 из магнитомягкого железа, торцы которого с помощью поперечных крепежных планок 11, проходящих через продольные пазы 12 в стенках оси 5 генерирующего магнитного сердечника, крепятся на торцевых крышках 13 с обеих сторон корпуса 1. Число внешних кольцевых индуктивных катушек 3, установленных на первом каркасе 2, равно числу внутренних кольцевых индуктивных катушек 8, установленных на втором каркасе 7, причем, внутренние и внешние кольцевые индуктивные катушки 3, 8 расположены в перпендикулярно секущих плоскостях попарно, одна над другой. Относительные размеры упомянутых составных элементов находятся в следующих пределах: высота h каждого кольцевого постоянного магнита 6 составляет (0,2÷0,4) от его внешнего диаметра D(h=(0,2÷0,4)D); величина зазора Δ между одноименными полюсами кольцевых постоянных магнитов 6 составляет (0,5÷1) от их высоты (Δ=h(0,5÷1)); длина L каждой кольцевой катушки 3,8 равна сумме величины зазора Δ между кольцевыми постоянными магнитами 6 и величины высоты h кольцевого постоянного магнита 6; величина зазора δ между внутренней поверхностью первого каркаса 2 и внешней образующей кольцевых постоянных магнитов 6 и величина зазора 8 между внутренней поверхностью оси 5 генерирующего магнитного сердечника и внешней поверхностью второго каркаса 8 должна быть минимальной и позволяющей свободное возвратно-поступательное перемещение генерирующего магнитного сердечника; высота b намотки провода каждой из кольцевых индуктивных катушек 3, 8 не должна превышать высоту щечек 4, 9 каждого из соответсвующих каркасов 2, 7; величина хода l генерирующего магнитного сердечника, без выхода крайних кольцевых индуктивных катушек 3,8 из магнитного поля над крайними зазорами между кольцевыми постоянными магнитами 6, не более высоты кольцевого постоянного магнита.
х
Постоянные кольцевые магниты 6 закреплены на оси 5 с помощью гаек 14, а зазор между ними установлен распорными втулками 15 из немагнитного материала. Для связи с устройством перемещения (на фиг. не показан) на концах оси 5 генерирующего магнитного сердечника установлены кольцевые наконечники 16. Для демпфирования ударных нагрузок в крайних положениях генерирующего магнитного сердечника на торцах 13 установлен демпфоры 17. Величина а продольных пазов в оси 5 больше величины l свободного хода генерирующего магнитного сердечника.
Схема электрического соединения выводов внешних и внутренних кольцевых индуктивных катушек приведена на фиг.3.
В предложенной полезной модели линейного электрического генератора за счет полного использования энергии магнитных потоков над зазорами между одноименными полюсами снаружи и внутри отверстий кольцевых постоянных магнитов 6 (фиг.4) достигается более высокий коэффициент преобразования энергии по сравнению с прототипом.