Генератор (варианты)

Авторы патента:

Хайруллин Ирек Ханифович (RU)

Исмагилов Флюр Рашитович (RU)

Вавилов Вячеслав Евгеньевич (RU)

H02K35/02 - с подвижным магнитом и неподвижной системой катушек

Владельцы патента RU 2548672:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный университет" (RU)

Изобретение относится к электротехнике, и может быть использовано в автономных системах электроснабжения. Технический результат состоит в повышении к.п.д. и удельной массы генератора, обеспечивающего преобразования энергии возмущений внешней среды любого направления в электрическую энергию. Генератор содержит корпус, индукционную систему, состоящую из подвижной и неподвижной частей. Подвижная часть выполнена в виде одного двухполюсного постоянного магнита, имеющего форму выпуклого сектора сферы, закрепленного на упругом элементе. Неподвижная часть состоит из катушки в виде вогнутого сектора сферы. Подвижная часть может быть установлена с угловым смещением относительно неподвижной. Упругий элемент может быть выполнен в виде стержня Г-образной формы. В корпусе и между подвижной и неподвижной частями могут быть установлены ограничители движения. Упругий элемент может быть выполнен в виде пружины, а в корпусе введены первый ограничитель движения и платформа. На пружине введен второй ограничитель движения. 3 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области электромашиностроения и может быть использовано в автономных системах электроснабжения.

Известен линейный генератор [патент РФ №2020699, H02K 35/02, 1991 г.], содержащий немагнитный цилиндрический корпус, на наружной поверхности которого расположена обмотка, и магнитную систему, выполненную в виде трех последовательно установленных вдоль оси генератора аксиально-намагниченных цилиндрических магнитов.

Недостатками данного генератора являются ограниченные функциональные возможности и малая удельная мощность.

Известен магнитоэлектрический трехмерный генератор [патент №78991, Н02К 35/02, 2008 г.], содержащий корпус, индукционную систему из подвижной и неподвижной частей, причем в корпусе установлен вертикально перемещаемый на упругих подвесках каркас, в котором размещены две индукционные системы, воспринимающие внешние механические импульсы по осям X и Y соответственно, каждая система состоит из качающейся на параллелограммных подвесках платформы с постоянными магнитами и неподвижной катушки индуктивности, а третья индукционная система, воспринимающая внешние механические импульсы по вертикальной оси 2, состоит из постоянных магнитов, закрепленных на каркасе, и катушки, неподвижно установленной внизу корпуса.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому приходится генератор [патент РФ 2402142 C1, Н02К 35/02, 20.10.2010], содержащий корпус, индукционную систему из подвижной и неподвижной частей. Подвижная часть выполнена в виде четырех двухполюсных постоянных магнитов, закрепленных на упругих элементах. Неподвижная часть состоит из четырех катушек, размещенных по периметру корпуса.

Недостатком такого генератора являются повышенные массогабаритные показатели и сложность конструкции, обусловленные количеством стержней и магнитных систем.

Задача изобретения - минимизация массогабаритных показателей и упрощение конструкции благодаря применению только одного стержня, одного двухполюсного постоянного магнита и одной катушки.

Техническим результатом является повышение коэффициента полезного действия и удельной массы (отношение массы к вырабатываемой мощности) генератора, обеспечивающего преобразования энергии возмущений внешней среды любого направления в электрическую энергию.

Поставленная задача решается и технический результат по первому варианту достигается тем, что в генераторе, содержащем корпус, индукционную систему, состоящую из подвижной и неподвижной частей, упругий элемент, согласно изобретению подвижная часть выполнена в виде одного двухполюсного постоянного магнита, имеющего форму выпуклого сектора сферы, закрепленного на упругом элементе, а неподвижная часть состоит из катушки, выполненной в виде вогнутого сектора сферы, при этом подвижная часть установлена с угловым смещением относительно неподвижной.

Поставленная задача решается и технический результат по второму варианту достигается тем, что в генераторе, содержащем корпус, индукционную систему, состоящую из подвижной и неподвижной частей, упругий элемент, согласно изобретению упругий элемент выполнен в виде стержня Г-образной формы, подвижная часть выполнена в виде одного двухполюсного постоянного магнита, имеющего форму выпуклого сектора сферы, закрепленного на упругом элементе, а неподвижная часть состоит из катушки, выполненной в виде вогнутого сектора сферы, при этом в корпусе и между подвижной и неподвижной частями установлены ограничители движения.

Поставленная задача решается и технический результат по третьему варианту достигается тем, что в генераторе, содержащем корпус, индукционную систему, состоящую из подвижной и неподвижной частей, упругие элементы, согласно изобретению упругий элемент выполнен в виде пружины, в корпусе введен первый ограничитель движения и платформа, а на пружине введен второй ограничитель движения, при этом подвижная часть выполнена в виде одного двухполюсного постоянного магнита, имеющего форму выпуклого сектора сферы, закрепленного на пружине, а неподвижная часть состоит из катушки, выполненной в виде вогнутого сектора сферы.

Существо изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 изображен генератор по первому варианту, на фиг.2 изображен генератор по второму варианту, на фиг.3 изображен генератор по третьему варианту.

Предложенное устройство по первому варианту содержит (фиг.1): корпус 1, в котором установлена подвижная часть 2, состоящая из упругого элемента 3, на упругом элементе 3 жестко закреплен один двухполюсный постоянный магнит, имеющий форму выпуклого сектора сферы 4, неподвижную часть, состоящую из катушки, выполненной в виде вогнутого сектора сферы 5 с выводами 6, установленной с воздушном зазором относительно подвижной части 2.

Предложенное устройство по второму варианту содержит (фиг.2): корпус 1, в котором установлена подвижная часть 2, состоящая из упругого элемента Г-образной формы 3, на упругом элементе 3 жестко закреплен один двухполюсный постоянный магнит, имеющий форму выпуклого сектора сферы 4, неподвижную часть, состоящую из катушки, выполненной в виде вогнутого сектора сферы 5 с выводами 6, установленной с воздушном зазором относительно подвижной части 2, причем в воздушном зазоре установлен первый ограничитель движения 7 из упругого немагнитного материала, а на упругом стержне установлен второй ограничитель движения 8.

Предложенное устройство по третьему варианту содержит (фиг.3): корпус 1, подвижную часть 2, состоящую из упругого элемента, выполненного в виде пружины 3, на котором установлен один двухполюсный постоянный магнит имеющей форму выпуклого сектора сферы 4, неподвижную часть, состоящую из катушки, выполненной в виде вогнутого сектора сферы 5 с выводами 6, установленной с воздушным зазором относительно подвижной части 2, при этом в корпусе установлен первый ограничитель движения 7, а на упругом элементе второй ограничитель движения 8, причем пружина жестко связана с установленной платформой 9.

Генератор по первому варианту работает следующим образом. Постоянный магнит на упругом элементе представляет собой механическую колебательную систему с малым трением. При этом жесткость упругого элемента достаточна, чтобы не допустить «провисания» постоянного магнита относительно катушки. При возникновении внешних возмущений любого направления (например, удар, толчок, вибрации), благодаря тому, что подвижная часть 2 установлена с угловым смещением относительно неподвижной, происходит отклонение подвижной части 2 от точки равновесия, т.е. возникают свободные или вынужденные колебания двухполюсного постоянного магнита, имеющего форму выпуклого сектора сферы 4, причем направление и амплитуда колебаний зависит от внешнего возмущающего воздействия и углового смещения подвижной части 2 относительно неподвижной. По закону электромагнитной индукции в катушке, выполненной в виде вогнутого сектора сферы 4, наводится ЭДС, величина которой зависит от скорости движения подвижной части 2, характеристик упругого элемента 3, характеристик двухполюсного постоянного магнита, имеющей форму выпуклого сектора сферы 4.

Генератор по второму варианту работает следующим образом. Постоянный магнит на упругом стержне Г-образной формы представляет собой механическую колебательную систему с малым трением. При этом жесткость Г-образного стержня достаточна, чтобы не допустить «провисания» постоянного магнита относительно катушки. Внешние возмущения любого направления (например, удар, толчок, вибрации), воспринимаются Г-образным стержнем 3, при этом происходит отклонение подвижной части 2 от точки равновесия, т.е. возникают свободные или вынужденные колебания двухполюсного постоянного магнита, имеющего форму выпуклого сектора сферы 4, причем направление и амплитуда колебаний зависят от внешнего возмущающего воздействия. По закону электромагнитной индукции в катушке, выполненной в виде вогнутого сектора сферы 5, наводится ЭДС, величина которой зависит от скорости движения подвижной части 2, упругости стержня 3, характеристик двухполюсного постоянного магнита, имеющего форму выпуклого сектора сферы 4 (остаточной индукции и коэрцитивной силы), числа витков в катушке, выполненной в виде вогнутого сектора сферы 5. С выводов 6 катушки, выполненной в виде вогнутого сектора сферы 5, снимается электрическая энергия. Соударению подвижной части 2 с катушкой, выполненной в виде вогнутого сектора сферы 5, препятствуют первый и второй ограничители движения 7 и 8.

Генератор по третьему варианту работает следующим образом. Постоянный магнит на пружине представляет собой механическую колебательную систему с малым трением. При этом жесткость пружины достаточна, чтобы не допустить «провисания» постоянного магнита относительно катушки. Внешние возмущения любого направления (например, удар, толчок, вибрации воспринимаются платформой 9 и передаются на упругий стержень 3, при этом происходит отклонение подвижной части 2 от точки равновесия, т.е. возникают свободные или вынужденные колебания двухполюсного постоянного магнита, имеющего форму выпуклого сектора сферы 4, причем направление и амплитуда колебаний зависят от внешнего возмущающего воздействия. По закону электромагнитной индукции в катушке, выполненной в виде вогнутого сектора сферы 5, наводится ЭДС, величина которой зависит от скорости движения подвижной части 2, упругости стержня 3, характеристик двухполюсного постоянного магнита, имеющего форму выпуклого сектора сферы 4 (остаточной индукции и коэрцитивной силы), числа витков в катушке, выполненной в виде вогнутого сектора сферы 5. С выводов 6 катушки, выполненной в виде вогнутого сектора сферы 5, снимается электрическая энергия. Соударению подвижной части 2 с катушкой, выполненной в виде вогнутого сектора сферы 5, препятствуют первый ограничитель движения 7 и второй ограничитель движения 8.

Итак, заявляемое изобретение позволяет минимизировать массогабаритные показатели и упростить конструкцию благодаря применению только одного стержня, одного двухполюсного постоянного магнита и одной катушки.

В результате повышаются коэффициент полезного действия и удельная масса (отношение массы к вырабатываемой мощности) генератора, обеспечивающего преобразования энергии возмущений внешней среды любого направления в электрическую энергию.

1. Генератор, содержащий корпус, индукционную систему, состоящую из подвижной и неподвижной частей, упругие элементы, отличающийся тем, что подвижная часть выполнена в виде одного двухполюсного постоянного магнита, имеющего форму выпуклого сектора сферы, закрепленного на упругом элементе, а неподвижная часть состоит из катушки, выполненной в виде вогнутого сектора сферы, при этом подвижная часть установлена с угловым смещением относительно неподвижной.

2. Генератор, содержащий корпус, индукционную систему, состоящую из подвижной и неподвижной частей, упругие элементы, отличающийся тем, что упругий элемент выполнен в виде стержня Г-образной формы, подвижная часть выполнена в виде одного двухполюсного постоянного магнита, имеющего форму выпуклого сектора сферы, закрепленного на упругом элементе, а неподвижная часть состоит из катушки, выполненной в виде вогнутого сектора сферы, при этом в корпусе и между подвижной и неподвижной частями установлены ограничители движения.

3. Генератор, содержащий корпус, индукционную систему, состоящую из подвижной и неподвижной частей, упругие элементы, отличающийся тем, что упругий элемент выполнен в виде пружины, в корпусе введены первый ограничитель движения и платформа, а на пружине введен второй ограничитель движения, при этом подвижная часть выполнена в виде одного двухполюсного постоянного магнита, имеющего форму выпуклого сектора сферы, закрепленного на пружине, а неподвижная часть состоит из катушки, выполненной в виде вогнутого сектора сферы.

Изобретение относится к электротехнике, к получению электрической энергии при колебании различных механических устройств и может быть использовано, в частности, для генерирования переменного тока при колебании некоторых узлов транспортных средств, в частности рессор или других элементов подвески, например амортизаторов.

Индукторный электрогенератор с гибким статором // 2546141

Изобретение относится к электротехнике, к получению электрической энергии при колебании различных механических деталей относительно друг друга и может быть использовано для генерирования переменного тока при колебании некоторых узлов транспортных средств, в частности рессор или других элементов подвески, например амортизаторов.

Линейный генератор мощности // 2545164

Изобретение относится к линейному генератору мощности. Технический результат заключается в обеспечении стабильности работы генератора и плавности хода поршня.

Генератор на энтропии // 2545015

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для получения электроэнергии на железнодорожном транспорте. Технический результат состоит в получении электроэнергии при прохождении поезда по рельсам, когда рельсы приходят в колебательное состояние.

Электрический генератор с возвратно-поступательным перемещением ротора // 2538788

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для преобразования энергии малых возвратно-поступательных перемещений в электрическую энергию. Технический результат состоит в повышении эффективности преобразования энергии.

Маятниковый микрогенератор // 2538787

Изобретение относится к электротехнике, к устройствам для подзарядки штатных аккумуляторов малоэнергоемких систем и может также использоваться для самостоятельного питания навигаторов, приборов ночного видения, маломощных связных устройств фарватерных бакенов, автономных осветительных устройств на судах и наземном транспорте, в сигнальных и аварийных приборах, как устройство для продления времени полета беспилотных летательных аппаратов и т.п.

Линейный генератор // 2517712

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для получения электрической энергии. Технический результат состоит в повышении стабильности и эффективности выработки электроэнергии при упрощении конструкции и уменьшении объема и веса.

Инерционный магнитоэлектрический генератор // 2515940

Изобретение относится к электротехнике и может служить автономным источником питания для различных систем. Технический результат состоит в получении высоких удельных показателей генерации электрических сигналов с величиной, достаточной для электропитания различных электротехнических устройств для расширения области применения.

Обратимая электрическая машина возвратно-поступательного движения // 2494521

Изобретение относится к электротехнике, к обратимым электрическим машинам, преимущественно двигателям с возвратно-поступательным движением. Обратимая электрическая машина возвратно-поступательного движения содержит статор с катушкой и якорь, у которых попарно выступы полюсов магнитопроводов в исходном состоянии располагаются напротив друг друга.

Устройство, использующее энергию морских волн // 2478828

Изобретение относится к области использования энергии морских волн для производства электроэнергии. .

Инерционный генератор // 2553968

Изобретение относится к области производства электрической энергии и может быть использовано в устройствах с автономным питанием, размещаемых на движущихся объектах. Заявленное изобретение направлено на решение задачи упрощения и повышения эффективности производства электрической энергии для маломощных автономных устройств, установленных на движущихся объектах. Поставленная задача возникает при разработке и создании автономных приемо-передающих устройств, спутниковых трекеров и пр. Устройство состоит из сообщающихся сосудов с жидкостью 1, поплавков 2i, i=1, …, 2, соединителей 3i, i=1, …, 2, преобразователей механической энергии в электрическую 4i, i=1, …, 2. 1 ил.

Инерционный маятниковый генератор // 2563979

Изобретение относится к электротехнике, к производству электрической энергии и может быть использовано в устройствах с автономным питанием, размещаемых на движущихся объектах. Технический результат состоит в упрощении и повышении эффективности производства электрической энергии. Устройство состоит из внешней сферы 1, внутренней сферы 2, постоянных магнитов 3i, где i=1,…,6, индукционных катушек 4i, где i=1,…,3, элементов 5, минимизирующих трение между внутренней и внешней сферами. 1 ил.

Мобильное средство связи и способ зарядки аккумулятора мобильного средства связи // 2582651

Использование: в области связи. Технический результат - повышение надежности и ресурса средства связи за счет предотвращения быстрого разрушения постоянных магнитов электрогенератора. Мобильное средство связи содержит корпус, электронный блок, соединенный с аккумулятором, динамик и микрофон, размещенные в корпусе, а также дисплей и набор клавиш, размещенный на лицевой стороне корпуса, электрогенератор, соединенный с аккумулятором, при этом электрогенератор выполнен на основе электромагнитной индукции и содержит ячейки, стенки которых образованы индуктивными катушками, в которых размещены постоянные магниты. При этом ячейки выполнены в виде параллелепипеда, имеющего основание в форме квадрата, или в виде параллелепипеда, имеющего основание в форме шестиугольника, а постоянные магниты установлены в ячейки без зазора между ними и боковыми стенками. 15 ил.

Магнитоиндукционный генератор напряжения // 2599258

Изобретение относится к электротехнике, к устройствам, вырабатывающим электроэнергию с использованием магнитных средств. Технический результат заключается в повышении к.п.д. и расширении арсенала технических средств. Устройство содержит корпус, внутри которого подвешена пружина, а также ферромагнитный стержень, вокруг которого расположена индуктивная обмотка. Ферромагнитный стержень состоит из набора магнитов, расположенных с немагнитным зазором и обратной полярностью относительно друг друга, и подвешен к пружине. Вокруг магнитов расположен полый цилиндр, один из торцов которого прикреплен к внутренней стороне верхней стенки корпуса. Вокруг цилиндра в месте расположения ферромагнитного стержня расположено несколько встречных индуктивных обмоток. Ферромагнитный стержень и/или пружина связаны с источником энергии колебаний. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

Электрический генератор переменного тока с аксиально-поршневым двигателем // 2605444

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам двигатель-генератор, и может быть использовано при проектировании и производстве источников переменного электрического тока. Технический результат состоит в повышении надежности. В цилиндрах 1 попарно установлены поршни 2, опирающиеся штоками 3 на направляющие шайбы 4. Последние закреплены на валу 5, кинематически связанном через маховик 7 с другими системами двигателя. Электрические обмотки 8 расположены по краям внутренней части цилиндров 1. На штоках 3 закреплен ряд кольцевых магнитов 9, обращенных друг к другу разноименными полюсами. При движении поршней 2 от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке магнитные потоки кольцевых магнитов 9 генерируют э.д.с. в электрических обмотках 8. 1 ил.

Индуктор линейного магнитоэлектрического электрогенератора, преимущественно с возбуждением от постоянных магнитов // 2609132

Изобретение относится к области электромашиностроения, в частности к индукторам линейных магнитоэлектрических генераторов с возбуждением от постоянных магнитов. Технический результат - повышение магнитной индукции, общего магнитного потока и КПД индуктора, а также повышение надежности его эксплуатации. Индуктор содержит смонтированный на опорном узле кольцевой магнитный вкладыш, выполненный из группы отдельных кольцевых монолитных магнитных секций с радиальной намагниченностью и с чередующейся попарно полярностью (NN - SS) по окружности. Опорный узел включает расположенную коаксиально кольцевому магнитному вкладышу цилиндрическую металлическую обойму магнитопровода из ферромагнитного материала. Внутренняя боковая стенка каждой из отдельных кольцевых монолитных магнитных секций кольцевого магнитного вкладыша образована из N-пар расположенных диаметрально противоположно друг другу равномерно по дуге окружности и симметрично относительно центральной оси кольцевого магнитного вкладыша цилиндрических поверхностей вращения, пересекающихся между собой и образующих на участках пересечения клювообразные. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Способ уменьшения сопротивления магнитного потока воздушного зазора между якорями линейного электрогенератора свободнопоршневого энергомодуля с внешней камерой сгорания достигается следующим образом. Якоря линейного электрогенератора выполнены с возможностью возвратно-поступательного движения таким образом, что два и более выступа одного якоря входят-выходят в ответные пазы другого якоря линейного электрогенератора. За счет увеличения площади зазора между якорями достигается уменьшение сопротивления магнитного потока воздушного зазора между якорями линейного электрогенератора свободнопоршневого энергомодуля с внешней камерой сгорания. Изобретение обеспечивает уменьшение сопротивления магнитного потока зазора между якорями линейного электрогенератора свободнопоршневого энергомодуля с внешней камерой сгорания и удельную мощность линейного электрогенератора. 2 ил.

Электрический генератор // 2626761

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат – повышение надёжности конструкции, снижение её массы. Электрогенератор включает подвижный и неподвижный магниты 1 и 2 соответственно, обращенные одноименными полюсами друг к другу, а также элементы 3 индуктивности. Подвижный магнит 1 выполнен в виде кольца со сквозным отверстием в его центральной части, кольцо охватывает цилиндрическую направляющую 4, в которой выполнены отверстия 5. Кольцо и цилиндрическая направляющая 4 расположены внутри полости 6, ограниченной цилиндрической стенкой 7, вокруг которой размещены элементы 3 индуктивности. В нижней части полости 6 закреплен неподвижный магнит 2. Устройство разработано, преимущественно, для применения в конструкциях маяков и радиобуев для безопасности судоходства на море, а также озерах и реках. 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

Линейный электрогенератор с толкателем-колесом // 2644765

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для преобразования энергии магнитного поля постоянных магнитов в электроэнергию. Технический результат состоит в увеличении мощности линейного электрогенератора при использовании его с ручным приводом. Линейный электрогенератор содержит диамагнитный корпус, в котором расположены три каркаса из немагнитного материала с расположенными в них в ряд кольцевыми индуктивными катушками. На немагнитных осях трех генерирующих магнитных сердечников закреплены два кольцевых постоянных магнита с осевой намагниченностью, установленные одноименными полюсами навстречу друг другу с возможностью челночного перемещения сердечников внутри каркасов с кольцевыми индуктивными катушками между опорными элементами. В качестве общего для всех генерирующих магнитных сердечников кривошипно-шатунного механизма использовано массивное толкатель-колесо, закрепленное на штанге, которая, в свою очередь, закреплена на вертикальной оси с использованием подшипникового узла, дающего штанге степень свободы в вертикальной плоскости. На штанге с использованием опор, с установленными в них подшипниковыми узлами, закреплен маховик, который взаимодействует с толкателем- колесом с использованием первого повышающего редуктора. Приводная шестерня редуктора закреплена непосредственно на боковой поверхности толкателя-колеса, а вертикальная ось установлена в корпусе с использованием подшипниковых узлов и связана с ручным приводом кинематически. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Автономная микро-тэц на газовом топливе с использованием свободнопоршневого двигателя стирлинга // 2645107

Изобретение относится к области теплоэлектроэнергетики и предназначено для обеспечения потребностей в тепле и электроэнергии в производственных и жилых помещениях при отсутствии электропитания от сети. Техническим результатом является повышение надежности и эффективности установки путем улучшения динамической устойчивости системы при переходных режимах, возникающих при скачках электрической или тепловой нагрузок, а также повышение КПД. Сущность изобретения заключается в том, что устройство включает модуль электрогенерирующего устройства (18), в состав которого входит двигатель Стирлинга (1), основная газовая горелка (2) для подвода тепловой энергии к головке двигателя (1), синхронный линейный генератор с постоянными магнитами (3), интегрированный в корпус двигателя (1), настроечная резонансная емкость (11) на выходе линейного генератора (3) и система охлаждения (10) двигателя (1); модуль преобразовательной силовой электроники (19), в состав которого входит инвертор (5), выпрямитель (7), накопитель электрической энергии (4) и общая шина переменного тока (6), к которой подключена настроечная емкость (11) модуля электрогенерирующего устройства (18); модуль теплогенерирующего устройства (20), в состав которого входит теплогенератор (12), дополнительная газовая горелка (13) и аварийный охладитель (14); модуль регулируемой балластной нагрузки (9), подключенный к общей шине переменного тока (6) модуля преобразовательной силовой электроники (19); систему автоматического управления (17), сигналы которой обеспечивают управление вышеуказанными модулями (18), (19), (20), (9), выполненную с возможностью контроля тока и напряжения линейного генератора (3), температуры тепловой головки двигателя Стирлинга (1) и управления включением линейного генератора (3) в функции температурного режима тепловой головки двигателя Стирлинга (1). 3 з.п. ф-лы, 1 ил.