Способ генерации электрической энергии Российский патент 2022 года по МПК H02K35/04 

Способ относится к области электротехники, а именно к преобразованию механической энергии возвратно-поступательного движения в электрическую энергию.

Из уровня техники известен линейный электрогенератор возвратно-поступательного типа (CN110212732, опубл. 06.09.2019), в котором между статичными блоками катушек, закрепленных на статоре из углеродной стали располагается подвижный блок с закрепленными магнитами.

Недостатком данного технического решения является размещение катушек индуктивности в однополюсных полях магнитов, что не позволяет получать элекстродвижущую силу (ЭДС) в увеличенном объеме. При работе катушки выходят за границы магнитов. При сходе катушек с постоянных магнитов происходит разрыв магнитных полей, что приводит к большой разнице в приложении механической энергии при вращении генератора замкнутого в цепь и незамкнутого в цепь (не подключённого к нагрузке). Еще одним недостатком является круглая форма катушек при прямоугольной форме магнитов, что также не позволяет достичь максимальной ЭДС.

Наиболее близким техническим решением является электрический генератор (RU 140346, опубл. 10.05.2014), состоящий из внешнего статора и внутреннего индуктора, выполненных с возможностью их взаимного поступательного перемещения и с возможностью вхождения меньшего диаметром индуктора в больший диаметром статор. Внутри статора установлено девять кольцевых расположенных на расстоянии друг от друга обмоток. Обмотки соединены последовательно в единую электрическую цепь. Индуктор содержит одиннадцать магнитов, закрепленных на стержне на расстоянии друг от друга.

Недостатком данного изобретения является то, что при работе катушки выходят за границы магнитов. При сходе катушек с постоянных магнитов происходит разрыв магнитных полей, что приводит к большой разнице в приложении механической энергии при вращении генератора замкнутого в цепь и незамкнутого в цепь (не подключённого к нагрузке). Еще одним недостатком является то, что при работе каждая обмотка при движении индуктора находится одновременно только в одном магнитном поле одного магнита и тем самым ограничивает возможность увеличения получаемой ЭДС.

Задачей заявляемого изобретения является устранение недостатков аналогов, путем изменения способа организации магнитов и блоков катушек для генерации большей ЭДС.

Данная задача решается тем, что для генерации ЭДС используется генератор, который состоит из неподвижных прямоугольных параллепипедных постоянных магнитов с аксиальной намагниченностью, собранных в блоки с попеременными полюсами по длине блоков. Линейные блоки магнитов запрессованы в немагнитный материал. Между блоками магнитов располагаются катушки индуктивности из немагнитного проводника (катушки). Катушки собраны в подвижные блоки, запрессованные в немагнитный материал, и установлены на направляющие из немагнитных металлов. Катушки имеют прямоугольную форму с прямоугольным отверстием, одновременно находятся в магнитном поле двух разнополюсных пар магнитов, при работе не выходят за пределы разнополюсных пар магнитов. Блоки катушек соединены с любым известным из уровня техники движителем. Габаритная ширина каждой катушки равна ширине одного магнита. Высота внутреннего отверстия катушки равна высоте магнита. Высота катушки равна высоте магнита, плюс удвоенная толщина намотки катушки. Ширина отверстия равна ширине магнита минус удвоенная толщина намотки катушки и равна расстоянию возвратно-поступательного движения. Каждая катушка одновременно находится в магнитном поле двух разнополюсных пар магнитов и не выходит за их пределы. Количество блоков магнитов на один больше количества блоков катушек, количество магнитов в блоке магнитов на один больше количества катушек в блоке катушек.

Прямоугольная форма катушек и магнитов способствует выработке максимальной ЭДС витка катушки, поскольку магнитное поле будет проходить максимально перпендикулярно витку катушки.

Соединение катушек в блоке организовано таким образом, что начало каждой катушки соединяется с началом следующей катушки, а ее конец соединяется с концом следующей за ней, при этом начало первой катушки соединено с концом последней катушки.

Техническим результатом изобретения является повышение ЭДС.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображен генератор, где

1 – блок магнитов;

2 – блок катушек;

4 –направляющие;

5 – линейный подшипник.

На фиг. 2 изображен генератор, где

1 – блок магнитов;

2 – блок катушек;

3 – немагнитный материал;

4 –направляющие;

5 – линейный подшипник.

На фиг. 3 изображен генератор, где

6 – магнит;

7 – катушка;

8 – направление вырабатываемого тока;

9 – направление движения катушки.

На фиг. 4 изображена катушка с магнитами, где

10 – длина проводника катушек.

Между блоков магнитов 1, запрессованных в немагнитный материал 3, размещены блоки катушек 2, запрессованных в немагнитный материал 3, двигающихся по направляющим 4 с помощью подшипников 5.

Способ генерации

Во время возвратно-поступательного движения и замыкания катушки в цепь (подключение нагрузки), образующееся в катушке 8 магнитное поле притягивается к полю пары магнитов 6, расположенных по направлению движения катушки 9. При обратном движении происходит переполюсовка магнитного поля в катушке, смена направления вырабатывемого тока 8 и притягивание к магнитному полю второй пары магнитов (фиг.3).

В известных способах генерации ЭДС, использующих постоянные магниты, при подключении нагрузки происходит торможение. Это происходит от того, что при включении катушек в цепь, в них образуется ток, и катушки превращаются в электромагниты. При сходе катушек с постоянных магнитов происходит разрыв магнитных полей, что приводит к большой разнице в приложении механической энергии при вращении генератора замкнутого в цепь и незамкнутого в цепь (не подключённого к нагрузке). Заявляемый линейный генератор отличается тем, что, катушка одновременно находится в магнитном поле двух разнополюсных пар магнитов и не выходит за их пределы.

За счет расположения катушки в двух, противоположно направленных магнитных полях данная конструкция позволяет использовать удвоенную длину проводника катушек 10 помещенных в магнитное поле (фиг.4).

Получаемая таким образом электрическая энергия может быть использована для различных бытовых и хозяйственных нужд.

Заявляемый способ по сравнению с прототипом имеет более широкую область применения за счет генерации ЭДС большей величины.

Преимуществами полученного заявленного технического решения являются ЭДС большей величины за счет использования катушек одновременно находящихся в магнитном поле двух разнополюсных пар магнитов и не выходящих за их пределы, расширение области применения.

Изобретение относится к электротехнике. Способ генерации электрической энергии включает возвратно-поступательное движение в генераторе блоков катушек прямоугольной формы между блоками с прямоугольными магнитами с аксиальной намагниченностью с попеременными полюсами магнитов по длине блока. При этом каждая катушка одновременно находится в магнитном поле двух разнополюсных пар магнитов и не выходит за их пределы. Повышается ЭДС. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ генерации электрической энергии, включающий возвратно-поступательное движение в генераторе блоков катушек прямоугольной формы между блоками с прямоугольными параллелепипедными постоянными магнитами с аксиальной намагниченностью с попеременными полюсами магнитов по длине блока, отличающийся тем, что каждая катушка одновременно находится в магнитном поле двух разнополюсных пар магнитов и не выходит за их пределы.

2. Способ генерации электрической энергии по п. 1, отличающийся тем, что количество блоков магнитов на один больше количества блоков катушек.

3. Способ генерации электрической энергии по п. 1, отличающийся тем, что количество магнитов в блоке магнитов на один больше количества катушек в блоке катушек.