Линейный электрический генератор
Полезная модель относится к преобразователям энергии на постоянных магнитах, предназначена для использования в энергоустановках, тихоходных приводах, системах автоматики и регулирования, приборостроении и областях техники, где требуется трехфазное напряжение или ток. Линейный электрический генератор содержит корпус (1), смонтированную в нем электромагнитную систему из трех каркасов (2) с кольцевыми индуктивными катушками (3), три генерирующих магнитных сердечника, на осях (5) которых размещены, как минимум, по два кольцевых постоянных магнита (7) с осевой намагниченностью одноименными полюсами навстречу друг к другу. Генерирующие магнитные сердечники установлены с возможностью возвратно-поступательного движения внутри каркасов (2) с кольцевыми индуктивными катушками (3), расположенными над зазорами между полюсами кольцевых постоянных магнитов (7). Величина возвратно-поступательного перемещения генерирующих магнитных сердечников находятся в пределах длины кольцевых индуктивных катушек (3). Каркасы (2) с кольцевыми индуктивными катушками (3) расположены в корпусе (1) в один ряд, а оси (5) генерирующих магнитных сердечников связаны с приводом (12) посредством шатунов (10) и общего коленвала (11), колена которого находятся под углом 120° друг к другу, благодаря чему обеспечивается трехфазное синосоидальное напряжение на выходе генератора
Полезная модель относится к преобразователям энергии на постоянных магнитах, предназначена для использования в электроустановках, тихоходных приводах, системах автоматики и регулирования, приборостроении и областях техники где требуется трехфазное напряжение или ток.
Известно устройство, работающее на основе преобразования энергии магнитного поля движущегося возвратно-поступательно постоянного магнита внутри обмотки по ее оси, содержащее, как и предлагаемое устройство, корпус и смонтированную в нем электромагнитную систему с одной или несколькими, расположенными в ряд, кольцевыми индуктивными катушками с цилиндрическим магнитом, установленным с возможностью челночного перемещения внутри соосного катушке канала между ограничительными элементами на его концах. В известном устройстве использован только один подвижный цилиндрический магнит (см. патент RU 2304341 C1, опубл. 10.08.2007 Бюл. 
22), прототип.
Недостатком прототипа является незначительная выходная мощность, увеличение которой ограничено энергией одного магнита, скоростью перемещения постоянного магнита, отсутствие элементов для механической связи генерирующего магнита с двигателями, такие как электродвигатели, кулачковые и кривошипно-шатунные устройства, отсутствие возможностей получения на выходе генератора трехфазного напряжения или тока синусоидальной формы, что ограничивает сферу применения генератора.
Технический результат заключается в повышении выходной мощности генератора за счет увеличения числа постоянных магнитов, способа их расположения на оси, что, в свою очередь, позволит увеличить энергию магнитного поля, преобразуемую в электрическую мощность, в создании
возможности осуществления механической связи генерирующих постоянных магнитов в механизмами, обеспечивающими их возвратно-поступательное движение и получении на выходе генератора трехфазного напряжения или тока синусоидальной формы, что расширяет сферу применениия генератора.
Технический результат достигается тем, что линейный электрический генератор, включающий корпус, как минимум три каркаса из немагнитного материала с расположенными на них в ряд кольцевыми индуктивными катушками, три генерирующих магнитных сердечника с осями из немагнитного материала, установленные с возможностью челночного перемещения их внутри каркасов с кольцевыми индуктивными катушками между опорными элементами и привод. Особенностью является то, что каждый из трех генерирующих магнитных сердечника содержит, как минимум, по два кольцевых постоянных магнита с осевой намагниченностью, зафиксированных на осях из немагнитного материала с расположенными навстречу друг к другу одноименными полюсами с зазором, величина которого устанавливается распорными втулками из немагнитного материала, а число кольцевых индуктивных катушек на каждом каркасе на единицу меньше числа кольцевых постоянных магнитов каждого генерирующего магнитного сердечника. Все каркасы с кольцевыми индуктивными катушками расположены в корпусе в один ряд параллельно друг к другу, а генерирующие магнитные сердечники с осями из немагнитного материала и установленные на них кольцевые постоянные магниты связаны с приводом через общий кривошипно-шатунный механизм, обеспечивающий возвратно-поступательное перемещение генерирующих магнитных сердечников с фазовым сдвигом, равным 120°. Относительные размеры упомянутых составных элементов находятся в следующих пределах:
длина каждого кольцевого постоянного магнита составляет (0,2-0,4) от диаметра кольцевого постоянного магнита, величина зазора между одноименными полюсами кольцевых постоянных магнитов составляет (0,3-1) от длины кольцевого постоянного магнита, длина каждой кольцевой
индуктивной катушки равна суммарной величине зазора между одноименными полюсами кольцевых постоянных магнитов и длины кольцевого постоянного магнита, высота намотки каждой кольцевой индуктивной катушки по радиусу составляет (1-2) от длины кольцевого постоянного магнита, число кольцевых индуктивных катушек на каждом каркасе на единицу меньше числа постоянных кольцевых магнитов каждого генерирующего магнитного сердечника.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых изображено: на фиг.1 - линейный электрический генератор с приводом.
Линейный электрический генератор (фиг.1) имеет корпус 1, три каркаса 2 из немагнитного материала с расположенными на них в ряд кольцевыми индуктивными катушками 3 между щечками 4, расположенные параллельно друг к другу. Три генерирующих магнитных сердечника, содержащие оси 5 из немагнитного материала, каждый из которых содержит, как минимум, по два кольцевых постоянных магнита 7 с осевой намагниченностью и установленные одноименными полюсами навстречу друг к другу с зазором, определяемым длиной распорных втулок 9 из немагнитного материала, зафиксированных на осях 5 гайками 8 из немагнитного материала. Генерирующие магнитные сердечники могут свободно перемещаться внутри каркасов 2 между ограничительными элементами 6 из немагнитного упругого материала, например, резины, предотвращающих возможность ударных столкновений перемещающихся генерирующих магнитных сердечников с корпусом 2 генератора. Относительные размеры выше упомянутых составных элементов, выбранные исходя из необходимости создания максимально-возможной напряженности магнитного поля в пространстве над зазорами между кольцевыми постоянными магнитами, находятся в пределах: длина Lм каждого кольцевого постоянного магнита 7 составляет (0,2-0,4) от диаметра Дм кольцевых постоянных магнитов 7, величина зазора Lз между одноименными
полюсами кольцевых постоянных магнитов 7 составляет (0,3-1) от длина L м кольцевых постоянных магнитов 7, длина Lк каждой кольцевой индуктивной катушки 3 равна суммарной величине зазора Lз и длины Lм кольцевого постоянного магнита 7, высота намотки Lc по радиусу составляет (1-2) от длина Lм кольцевых постоянных магнитов7, число кольцевых индуктивных катушек 3 на каждом каркасе на единицу меньше числа постоянных кольцевых магнитов 7 на каждой из осей 5. Амплитуда перемещения генерирующих магнитных сердечников не должна превышать длины Lм кольцевых постоянных магнитов 7. Оси 5 генерирующих магнитных сердечников связаны с общим приводом 12 посредством шатунов 10 и одного коленвала 11, колена которого, сообщающие движение генерирующим магнитным сердечникам, находятся под углом 120° друг к другу, за счет чего обеспечивается генерация трехфазного напряжения на выводах Ф1, Ф 2 и Ф3. Кольцевые индуктивные катушки 3 могут быть соединены в звезду или треугольник. Частота выходного напряжения определяется числом оборотов коленвала 11, за счет чего предлагаемый генератор может быть использован в системах с частотным регулированием.
1. Линейный электрический генератор, включающий корпус, как минимум, три каркаса из немагнитного материала с расположенными на них в ряд кольцевыми индуктивными катушками, три генерирующих магнитных сердечника с осями из немагнитного материала, установленные с возможностью челночного перемещения их внутри каркасов с кольцевыми индуктивными катушками между опорными элементами, и привод, отличающийся тем, что каждый из трех генерирующих магнитных сердечника содержит, как минимум, по два кольцевых постоянных магнита с осевой намагниченностью, зафиксированных на осях из немагнитного материала с расположенными навстречу друг к другу одноименными полюсами с зазором, величина которого устанавливается распорными втулками из немагнитного материала, а число кольцевых индуктивных катушек на каждом каркасе на единицу меньше числа кольцевых постоянных магнитов каждого генерирующего магнитного сердечника.
2. Линейный электрический генератор по п.1, отличающийся тем, что все каркасы с кольцевыми индуктивными катушками расположены в корпусе в один ряд параллельно друг к другу, а генерирующие магнитные сердечники с осями из немагнитного материала и установленные на них кольцевые постоянные магниты связаны с приводом через общий кривошипно-шатунный механизм, обеспечивающий возвратно-поступательное перемещение генерирующих магнитных сердечников с фазовым сдвигом, равным 120°.
3. Линейный электрический генератор по п.1, отличающийся тем, что относительные размеры упомянутых составных элементов находятся в следующих пределах: длина каждого кольцевого постоянного магнита составляет 0,2-0,4 от диаметра кольцевого постоянного магнита, величина зазора между одноименными полюсами кольцевых постоянных магнитов составляет 0,3-1 от длины кольцевого постоянного магнита, длина каждой кольцевой индуктивной катушки равна суммарной величине зазора между одноименными полюсами кольцевых постоянных магнитов и длины кольцевого постоянного магнита, высота намотки каждой кольцевой индуктивной катушки по радиусу составляет 1-2 от длины кольцевого постоянного магнита, число кольцевых индуктивных катушек на каждом каркасе на единицу меньше числа кольцевых постоянных магнитов каждого генерирующего магнитного сердечника.
