МАГНИТНЫЙ ГЕНЕРАТОР Российский патент 2001 года по МПК H02K21/12 H02N11/00 

Изобретение относится к области производства электрической энергии.

Известен магнитный генератор, содержащий корпус, ферромагнитный статор в виде диска, на котором закреплена первая группа якорных катушек с сердечниками, ротор с валом, кольцевыми магнитопроводом с зубцами и постоянным магнитом с аксиальной намагниченностью, в магнитопроводе выполнены отверстия, на статоре размещена вторая группа якорных катушек с сердечниками, концы обмоток которой, как и концы обмоток катушек первой группы, выведены на клеммы, закрепленные на колодках корпуса, в подшипниках которого закреплен вал ротора (Заявка N 95103846 A1, МПК 6 H 02 K 21/14, 1996 г.).

Известен также магнитоэлектрический генератор, содержащий установленный в корпусе с возможностью поворота индуктор в виде аксиально намагниченного магнита с явнополюсными наконечниками, а также рабочую обмотку, расположенную на магнитопроводах статора. Магнитопроводы статора выполнены П-образными, равномерно распределенными по окружности с соответствием полюсов противоположным явнополюсным наконечникам индуктора, число магнитопроводов равно удвоенному числу полюсов явнополюсного наконечника индуктора, а соседние обмотки включены последовательно и встречно в случае обеспечения переменного напряжения либо согласно в случае обеспечения однополярного пульсирующего напряжения (Патент России N RU 2053591 C1, МПК 6 H 02 K 21/12, 1991 г.).

Недостатком этих генераторов является невысокий коэффициент полезного действия (КПД). Наиболее ближайшим аналогом является магнитоэлектрический генератор (Патент России N RU 2053591 C1, МПК 6 H 02 K 21/12, 19991 г.).

Задачей изобретения является достижение высокого КПД путем использования энергии постоянных магнитов.

Задача решается тем, что магнитный генератор содержит корпус, выполненный из немагнитного материала, на котором неподвижно установлены и равномерно распределены по окружности сердечники и рабочие обмотки статора, по крайней мере один сердечник рабочей обмотки статора состоит из магнитопровода и двухполюсного постоянного магнита, причем между двухполюсным постоянным магнитом и магнитопроводом имеется зазор для возможности перемещения в нем магнитных экранов, закрепленных на торцах двухполюсных постоянных магнитов, установленных на роторе, выполненном из немагнитного материала, при этом, на роторе, в отличие от статора, количество двухполюсных постоянных магнитов меньше или больше на одну единицу, полюса которых сориентированы к полюсам двухполюсных постоянных магнитов статора разноименно.

На фиг. 1 представлен магнитный генератор, продольный разрез. (Условно).

На фиг. 2 схематично показан ротор, вид спереди и сбоку.

На фиг. 3 схематично показан момент замкнутого магнитного потока через магнитопровод сердечника рабочей обмотки и момент замкнутого магнитного потока между двумя двухполюсными постоянными магнитами.

На фиг. 4 показана схема подключения рабочих обмоток статора через выпрямитель, состоящая из четырех диодов, на общую шину электрической схемы.

Магнитный генератор содержит корпус 1, выполненный из немагнитного материала, на котором неподвижно установлены и равномерно распределены по окружности сердечники и рабочие обмотки 2 статора, по крайней мере один сердечник рабочей обмотки 2 статора состоит из магнитопровода 3 и двухполюсного постоянного магнита 4, причем между двухполюсным постоянным магнитом 4 и магнитопроводом 3 имеется зазор для возможности перемещения в нем магнитных экранов 5, закрепленных на торцах двухполюсных постоянных магнитов 6, установленных на роторе 7, выполненном из немагнитного материала, при этом на роторе 7, в отличие от статора, количество двухполюсных магнитов 6 меньше или больше на одну единицу, полюса которых сориентированы к полюсам двухполюсных магнитов 4 статора разноименно.

Магнитный генератор работает следующим образом.

При вращении ротора 7, в момент максимального сближения, по крайней мере одного двухполюсного постоянного магнита 6, установленного на роторе 7 с одним двухполюсным постоянным магнитом 4 сердечника рабочей обмотки статора, происходит взаимодействие подведенных друг к другу разноименных полюсов. При этом между двумя двухполюсными постоянными магнитами 4,6 образуется замкнутый магнитный поток от полюсов N к полюсам S.

В этот момент на магнитопроводе 3, являющемся составной частью сердечника рабочей обмотки статора, магнитный поток отсутствует, поэтому и ЭДС на рабочей обмотке 2 статора также отсутствует.

Далее, в момент наибольшего удаления двухполюсного постоянного магнита 6, установленного на роторе 7, от двухполюсного постоянного магнита 4 сердечника рабочей обмотки статора, магнитные потоки, имеющиеся между этими двухполюсными постоянными магнитами, разрываются.

Магнитный поток от полюса N двухполюсного постоянного магнита 4 сердечника рабочей обмотки статора устремляется к своему полюсу S через магнитопровод 3, являющийся составной частью сердечника рабочей обмотки статора. При этом в рабочей обмотке 2 статора под воздействием изменяющегося во времени магнитного потока возникает ЭДС индукции. С приближением двухполюсного постоянного магнита 6, установленного на роторе 7, к двухполюсному постоянному магниту 4, являющемуся составной частью сердечника рабочей обмотки 2 статора, цикл повторяется. Магнитные экраны 5, закрепленные на торцах двухполюсных постоянных магнитов 6, установленных на роторе 7, выполняют вспомогательную функцию: находясь в зазоре между двухполюсным постоянным магнитом 4 и магнитопроводом 3 сердечника рабочей обмотки статора, эти магнитные экраны 5 экранируют остаточные магнитные потоки.

Основное требование к магнитным экранам 5:
1) Они должны изготавливаться из магнитомягкого материала.

2) Гистерезисная петля должна быть узкой. Количество рабочих обмоток 2 статора в магнитном генераторе определяется расчетными техническими параметрами.

На роторе 7, в отличие от статора, количество двухполюсных постоянных магнитов 6 меньше или больше на одну единицу, при этом образуется такое взаимодействие магнитных полей двухполюсных постоянных магнитов 4,6, которое способствует уменьшению затрат механической энергии, необходимой для создания вращающегося момента на роторе 7, что существенно влияет на повышение КПД магнитного генератора.

Полученный электрический ток через выпрямительный диодный мост подается потребителю. Конденсатор, имеющийся в схеме, служит для сглаживания пульсаций.

Использование: производство электрической энергии. Технический результат заключается в создании магнитного генератора с высоким КПД путем использования энергии постоянных магнитов. Магнитный генератор содержит равномерно распределенные по окружности и неподвижно установленные в корпусе рабочие обмотки статора. Их сердечники состоят из магнитопровода и постоянного магнита с явно выраженным магнитным полем. Между магнитом и магнитопроводом, образующими замкнутый магнитный поток, имеется зазор для возможности перемещения в нем экранов. Экраны закреплены на торцах постоянных магнитов ротора, выполненного из немагнитного материала. По количеству роторные магниты отличаются от статорных магнитов на одну единицу, а по магнитному полю сориентированы разнополярно. 4 ил.

Магнитный генератор, содержащий рабочие обмотки и сердечники статора, неподвижно установленные в корпусе и равномерно распределенные по окружности, ротор с валом, отличающийся тем, что сердечники рабочей обмотки статора состоят из магнитопровода и постоянного магнита, образующих замкнутый магнитный поток и зазор для перемещения в нем экранов, закрепленных на торцах выполненного из немагнитного материала ротора постоянных магнитов, экраны обеспечивают усиливающий эффект переключения магнитного потока постоянных магнитов статора на постоянные магниты ротора, при этом постоянные магниты ротора и статора по магнитному полю сориентированы разнополярно, а по количеству отличаются на единицу.