Электрический генератор Российский патент 2025 года по МПК H02K35/02 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к генераторам с возвратно-поступательным, колебательным или вибрационным движением систем магнитов и неподвижными системами катушек.

Уровень техники

Из уровня техники известны портативные электрические генераторы, описанные в JP 2004159407 А, 03.06.2004 и CN 110323917 А, 11.10.2019, и раскрывающие получение электрической энергии от группы электрических катушек, перемещающейся между двумя группами магнитов.

Упомянутые решения предназначены для питания сверх малых потребителей, при этом они ненадежны, в виду использования подвижных катушек, и имеют низкий КПД, обусловленный их конструктивным выполнением, а также характером движения их элементов. Кроме того, упомянутые решения не обеспечивают компактность при их групповом использовании.

Также, из уровня техники известен модульный электрический генератор, описанный в WO 2007121382 А2, 25.10.2007, и раскрывающий получение электрической энергии от нескольких объединенных модулей, каждый из которых содержит ряд электрических катушек, перемещающийся между двумя рядами магнитов.

Предложенные в упомянутом решении объединения модулей не обеспечивают компактность, являются сложными и дорогостоящими конструкциями, а также используют пространство неэффективно. Кроме того, по упомянутым ранее причинам, сами модули ненадежны и имеют низкий КПД.

Раскрытие сущности изобретения

Задачей изобретения является устранение недостатков известного уровня техники, а технический результат изобретения заключается в создании компактного, т.е. максимально использующего пространство, в частности при размещении электростанций, и эффективного с точки зрения КПД, за счет максимизации воздействия изменяющегося магнитного поля на электрические катушки, электрогенератора, который недорог и простого в производстве, монтаже, обслуживании и ремонте, а также надежен и не требует высокой квалификации персонала.

Упомянутый технический результат достигается за счет электрического генератора, который содержит, по меньшей мере, один ярус, который содержит, по меньшей мере, один блок.

Блок включает множество параллельно расположенных с равными зазорами чередующихся неподвижных рядов электрических катушек и подвижных рядов магнитных пластин, при этом количество подвижных рядов магнитных пластин в блоке на один ряд больше, чем количество неподвижных рядов электрических катушек.

Магнитные пластины в подвижных рядах установлены таким образом, что образуют чередование полярностей, как в ряду, так и между противолежащими пластинами.

Электрические катушки в неподвижных рядах обращены своими открытыми сторонами к магнитным пластинам подвижных рядов.

Электрические катушки соединены с, по меньшей мере, одним преобразователем электрической энергии.

Все подвижные ряды магнитных пластин соединены с источником механической энергии, при этом подвижные ряды магнитных пластин совершают возвратно-поступательное движение вдоль неподвижных рядов электрических катушек.

В частных формах реализации электрического генератора технический результат также достигается за счет нижеследующего.

Размеры электрических катушек с их открытых сторон равны соответствующим размерам магнитных пластин.

Количество магнитных пластин в подвижном ряду на одну больше, чем количество электрических катушек в неподвижном ряду.

Величина хода возвратно-поступательного движения подвижных рядов магнитных пластин вдоль неподвижных рядов электрических катушек не превышает 3/5 от размера одной электрической катушки в том же направлении.

Необходимо отметить, что охарактеризованное конструктивное выполнение позволяет:

- получить простой (в производстве, монтаже, обслуживании и ремонте) и надежный электрический генератор, который не требует высокой квалификации персонала;

- повысить КПД процесса, за счет максимизации воздействия изменяющегося магнитного поля на электрические катушки;

- создавать компактные электрические генераторы различной мощности, эффективно используя пространство, в т.ч. наращивать электрические генераторы дополнительными ярусами и/или блоками для соответствия увеличению требований потребителя, такого как населенные пункты и/или производственные предприятия.

Кроме того, технический результат достигается за счет способа генерации электрической энергии, с использованием электрического генератора описанной выше конструкции, при этом способ включает:

- совершение множеством подвижных рядов магнитных пластин, соединенных с источником механической энергии, возвратно-поступательного движения вдоль неподвижных рядов электрических катушек;

- воздействие на множество неподвижных рядов электрических катушек, расположенных между упомянутыми подвижными рядами магнитных пластин, изменяющегося магнитного поля полюсов магнитных пластин, полученного при упомянутом движении подвижных рядов магнитных пластин;

- получение электрической энергии от, по меньшей мере, одного преобразователя электрической энергии, соединенного с множеством электрических катушек.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение поясняется следующими графическими материалами.

Фиг. 1. Схематичное изображение примера выполнения электрического генератора.

Фиг. 2. Схематичное изображение части блока электрического генератора (начало хода возвратно поступательного движения).

Фиг. 3. Схематичное изображение части блока электрического генератора (конец хода возвратно поступательного движения).

Осуществление изобретения

На фигуре 1 схематично проиллюстрирован один из примеров выполнения электрического генератора (1), он содержит четыре яруса (2). Необходимо отметить, что количество ярусов (2) не ограничивается четырьмя, и выбирается исходя из необходимых показателей потребительской мощности, доступного пространства и прочности опорных конструкций (не показаны). Ярус (2) содержит шесть блоков (3). Количество блоков (3) также не ограничивается шестью, и выбирается исходя из необходимых показателей потребительской мощности, доступных площадей и прочности опорных конструкций.

Как показано на фигурах 2 и 3, блок (3) включает множество параллельно расположенных с равными зазорами чередующихся неподвижных рядов (4) электрических катушек (5) и подвижных рядов (6) магнитных пластин (7), при этом количество подвижных рядов магнитных пластин в блоке на один ряд больше, чем количество неподвижных рядов электрических катушек.

Магнитные пластины (7) в подвижных рядах (6) установлены таким образом, что образуют чередование полярностей, как в ряду, так и между противолежащими пластинами (см. фигуры 2 и 3 поз.7 N-S и S-N, соответственно).

Электрические катушки (5) в неподвижных рядах (4) обращены своими открытыми сторонами к магнитным пластинам подвижных рядов, при этом, размеры электрических катушек с их открытых сторон равны соответствующим размерам магнитных пластин.

В проиллюстрированном на фигурах 2 и 3 примере, неподвижные ряды (4) состоят их двух электрических катушек (5), а подвижные ряды (6) состоят из трех магнитных пластин (7). Однако, количество электрических катушек (5) и магнитных пластин (7) не ограничивается двумя и тремя, соответственно, и выбирается исходя из необходимых показателей мощности, доступного пространства и прочности опорных конструкций, соблюдая, что количество магнитных пластин (7) в подвижном ряду (6) на одну больше, чем количество электрических катушек (5) в неподвижном ряду (4).

Электрические катушки (5) соединены с, по меньшей мере, одним преобразователем электрической энергии (не показан) - электротехническое устройство, преобразующее электрическую энергию с одними значениями параметров и/или показателей качества в электрическую энергию с другими значениями параметров и/или показателей качества, например, выпрямитель, инвертор, преобразователь частоты и числа фаз, трансформатор и др.

Все подвижные ряды (6) магнитных пластин (7) соединены с источником механической энергии (не показан), в качестве которого может выступать двигатель, работающий на ископаемом или возобновляемом топливе, например, двигатель внутреннего сгорания, газотурбинный двигатель, преобразователь энергии волн или ветра и др.

При этом подвижные ряды (6) магнитных пластин (7) совершают возвратно-поступательное движение вдоль неподвижных рядов (4) электрических катушек (5). При этом, фигура 2 иллюстрирует начальное положение подвижных рядов (6) магнитных пластин (7) при их возвратно-поступательном движении, а фигура 3 иллюстрирует максимальный ход (см. поз. А) возвратно-поступательного движения подвижных рядов (6) магнитных пластин (7) вдоль неподвижных рядов (4) электрических катушек (5).

Упомянутая величина хода возвратно-поступательного движения подвижного ряда (6) магнитных пластин (7) вдоль неподвижного ряда (4) электрических катушек (5) не превышает 3/5 от размера одной электрической катушки в том же направлении, что позволяет максимизировать воздействие изменяющегося магнитного поля магнитных пластин (7) на электрические катушки (5).

Электрический генератор работает следующим образом.

За счет соединения с источником механической энергии (не показан), в качестве которого может выступать двигатели внутреннего сгорания, множество подвижных рядов магнитных пластин совершают возвратно-поступательного движение вдоль неподвижных рядов электрических катушек.

Изменяющееся магнитное поле от полюсов магнитных пластин подвижных рядов воздействует на неподвижные ряды электрических катушек, возбуждая в них электродвижущую силу.

По меньшей мере, один преобразователь электрической энергии (не показан), такой как инвертор, с которым соединены электрические катушки, преобразует (как отмечалось ранее, электрическую энергию с одними значениями параметров и/или показателей качества в электрическую энергию с другими значениями параметров и/или показателей качества) и выдает потребителю (через линии электропередач) электрическую энергию, с параметрами в требуемых диапазонах, например, привычные 220 В ± 10% и 50 Гц ± 2%.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к генераторам с линейным движением магнитов и неподвижными катушками. Технический результат – создание компактного и эффективного с точки зрения КПД электрогенератора. Электрический генератор содержит, по меньшей мере, один ярус, включающий, по меньшей мере, один блок. Блок включает множество параллельно расположенных с равными зазорами чередующихся неподвижных рядов электрических катушек и подвижных рядов магнитных пластин, причем количество подвижных рядов магнитных пластин в блоке на один ряд больше, чем количество неподвижных рядов электрических катушек. Магнитные пластины в подвижных рядах установлены таким образом, что образуют чередование полярностей как в ряду, так и между противолежащими пластинами. Электрические катушки в неподвижных рядах обращены своими открытыми сторонами к магнитным пластинам подвижных рядов. Электрические катушки соединены с, по меньшей мере, одним преобразователем электрической энергии. Все подвижные ряды магнитных пластин соединены с источником механической энергии и совершают возвратно-поступательное движение вдоль неподвижных рядов электрических катушек. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Электрический генератор содержит, по меньшей мере, один ярус, который содержит, по меньшей мере, один блок,

блок включает множество параллельно расположенных с равными зазорами чередующихся неподвижных рядов электрических катушек и подвижных рядов магнитных пластин, при этом количество подвижных рядов магнитных пластин в блоке на один ряд больше, чем количество неподвижных рядов электрических катушек,

магнитные пластины в подвижных рядах установлены таким образом, что образуют чередование полярностей, как в ряду, так и между противолежащими пластинами,

электрические катушки в неподвижных рядах обращены своими открытыми сторонами к магнитным пластинам подвижных рядов,

электрические катушки соединены с, по меньшей мере, одним преобразователем электрической энергии,

все подвижные ряды магнитных пластин соединены с источником механической энергии, при этом подвижные ряды магнитных пластин совершают возвратно-поступательное движение вдоль неподвижных рядов электрических катушек.

2. Электрический генератор по п. 1, в котором размеры электрических катушек с их открытых сторон равны соответствующим размерам магнитных пластин.

3. Электрический генератор по п. 1, в котором количество магнитных пластин в подвижном ряду на одну больше, чем количество электрических катушек в неподвижном ряду.

4. Электрический генератор по п. 1, в котором величина хода возвратно-поступательного движения подвижного ряда магнитных пластин вдоль неподвижного ряда электрических катушек не превышает 3/5 от размера одной электрической катушки в том же направлении.

5. Способ генерации электрической энергии, с использованием электрического генератора по п. 1, включает:

- совершение множеством подвижных рядов магнитных пластин, соединенных с источником механической энергии, возвратно-поступательного движения вдоль неподвижных рядов электрических катушек;

- воздействие на множество неподвижных рядов электрических катушек, расположенных между упомянутыми подвижными рядами магнитных пластин, изменяющегося магнитного поля полюсов магнитных пластин, полученного при упомянутом движении подвижных рядов магнитных пластин;

- получение электрической энергии от, по меньшей мере, одного преобразователя электрической энергии, соединенного с множеством электрических катушек.