МАГНИТО-ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА ОСНОВЕ КОЛЬЦЕВОГО ПОСТОЯННОГО МАГНИТА И КОММУТИРУЕМОГО СЕГМЕНТА ЭТОГО МАГНИТА

(заявка на изобретение 2004129131 от 4.10.04 Решение ФИПС о выдаче патента от 28.10.04 г.)

ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ

Полезная модель относится к магнитоэлектрическим генераторам электроэнергии, содержащим в конструкции постоянные магниты.

Технический результат-упрощение конструкции и повышение энергетической эффективности такого генератора и его коэффициента полезного действия. Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что в известном устройстве, содержащем постоянный магнит, магнитопровод, индуктивную обмотку, размещенную на магнитопроводе, в рабочей зоне действия магнитного поля магнита, и подключенную на электрическую нагрузку, а также источник взаимного перемещения магнита и данной обмотки, особенность заключается в том, что в качестве магнитопровода индуктивной обмотки использован сам магнит, выполненный с замкнутым магнитопроводом, например, кольцевой магнит, частью которого является один или несколько подвижных сегментов этого магнитопровода, причем источник взаимного перемещения выполнен в виде привода циклического перемещения этого сегмента (сегментов) магнита с регулируемым по частоте и длине его перемещения в зазоре (зазорах)этого магнита .

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков является магнито-электрический генератор, содержащий постоянный магнит, магнитопровод, индуктивную обмотку, размещенную на магнитопроводе, в рабочей зоне действия магнитного поля магнита и подключенную на электрическую нагрузку, а также источник взаимного перемещения магнита и данной обмотки/прототип – в кн.И.П. Копылов « Электрические машины», М ,1986, учебник для вузов, с.286 /.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что в прототипе использованы для получения электроэнергии дополнительные материалоемкие магнитопроводы, и энергозатратный источник взаимного перемещения магнита- и обмотки -вращательного типа с мощностью, превышающей мощность получаемой электроэнергии от генератора.

Сущность полезной модели заключается в использовании в качестве магнитопровода для индуктивной обмотки - самого магнита , выполненного с замкнутым магнитопроводом с одним или несколькими его подвижными сегментами, с циклическим перемещением сегмента(сегментов) магнита. Технический результат-упрощение конструкции подшипника, повышение надежности , уменьшение коэффициента трения, устранение источника электроэнергии. Технический результат –упрощение конструкции магнито-электрического генератора, снижение его стоимости и материалоемкости, снижение потерь и мощности устройства взаимного перемещения магнита и индуктивной обмотки, повышение коэффициента полезного действия .

Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что в известном устройстве, содержащим постоянный магнит, магнитопровод, индуктивную обмотку, размещенную на магнитопроводе, в рабочей зоне действия магнитного поля магнита и подключенную на электрическую нагрузку, а также источник взаимного перемещения магнита и данной обмотки , особенность состоит в том, что в качестве магнитопровода индуктивной обмотки использован сам магнит, выполненный с замкнутым магнитопроводом, например, кольцевой магнит, частью которого является один или несколько подвижных сегментов этого магнитопровода, причем источник взаимного перемещения выполнен в виде привода циклического перемещения этого сегмента(сегментов) магнита с регулируемым по частоте и длине его перемещения в зазоре (зазорах)этого магнита .

На фиг.1 изображен предлагаемый усовершествованный магнито-электрический генератор электроэнергии.

ФИГ.1

Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем.

Магнито-электрический генератор электроэнергии содержит кольцевой постоянный магнит 1 (с радиальной или осевой намагниченностью), с вырезанным заранее в нем сегментом магнита 2, с возможностью его перемещения в пазе магнита 3 с минимально допустимым зазором, индуктивную генераторную обмотку 4, намотанную на магнитопроводе самого кольцевого магнита 4, и подключенную на электрическую нагрузку 5, а также устройство 6 –перемещения сегментом (сегментами)2 из паза 3 постоянного магнита 1 с регулируемой амплитудой и частотой этого перемещения от блока управления 8. Устройство 6 может быть выполнено по различным вариантам, для обеспечения перемещения подвижного сегмента(ов) как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях относительно паза 3 магнита 1

Для обеспечения циклического перемещения сегмента(ов) в пазе 3 магнита 1,например путем его калиброванного по перемещению вдвигания – выдвигания в плоскости магнита 1 устройство 6 представляет собою управляемый сервопривод циклического линейного перемещения сегмента 2 магнита 1 через шток 7 с регулируемой амплитудой и частотой этого перемещения от блока управления 8 этим сервоприводом 6.

В этом варианте устройства 6, выполненного, например, в виде соленоида с подвижным ходом сердечника, число сегментов 2 равно числу устройств 6 со штоками 7. В случае необходимости повышенной частоты коммутации магнитного поля магнита 1 сегментным способом сервопривод 6 может быть выполнен в виде немагнитного диска вращения, с плоскостью вращения перпендикулярной плоскости магнита 1 с размещением нескольких одинаковых сегментов 2, равных размерам паза 3 , радиально на этом диске , таким образом, чтобы при вращении этого диска эти магнитные сегменты 2 поочередно перекрывали этот паз 3 магнита 1. Электропитание сервопривода 6, осуществляется от преобразователя напряжения 9, электрически присоединенного к генераторной обмотке 4.

Устройство дополнено также пусковым автономным аккумулятором электроэнергии 10, электрически присоединенным через индуктивно- трансформаторный преобразователь напряжения 9 и к генераторной индуктивной обмотке 4 и к электросервоприводу 6, который снабжен системой управления частотой и длиной перемещения подвижного элемента этого привода 6 , присоединенного механически через шток 7 сегменту 2. В случае выполнения устройства с двумя и более сегментами 2 в магните 1 , число сервоприводов 6 для их линейного перемещения в зазоры 3 магнита 1 , равно числу этих сегментов 2. В этом случае сервопривод 6 может быть выполнен в виде магнитной качели , связанной штоками 7 в механический триггер, для использования силы магнитного выталкивания одного из сегментов 2 для одновременного вдвигания в зазор 3 иного сегмента 2 .

Устройство работает следующим образом . Для возникновения электродвижущей силы электромагнитной индукции в индуктивной обмотке 4, магнитосвязанной с постоянным магнитом 1 и получения электроэнергии с нее в нагрузке 5, осуществляем циклическую коммутацию магнитного поля постоянного магнита 1 его подвижным сегментом 2 от сервопривода 6. Вначале осуществляем запуск этого самовозбуждающегося магнито-электрического генератора путем подачи электропитания от автономного источника электроэнергии 10 через преобразователь напряжения 9 на электросервопривод 6. Возникающее начальное циклическое перемещение сегмента 2 в зазоре 3 постоянного магнита 1 от сервопривода 6 через шток 7 при подаче электропитания от пусковой аккумулярной батареи 10 через преообразователь напряжения 9 приводит к изменению магнитного потока через обмотку 4 и , как следствие ,, к возникновению электродвижущей силы в индуктивной обмотке 4.

Затем электроэнергия для работы электросервопривода 6, обеспечивающего циклическое перемещение сегмента 2,после самовозбуждения данного магнито-электрического генератора, выполнено на стационарном постоянном магните 1, уже поступает от самой индуктивной обмотки 4 через преобразователь напряжения 9, а автономный источник электроэнергии 10(аккумуляторная батарея) переходит в режим электрической зарядки. При циклическом перемещении подвижного сегмента 2 в зазоре 3 постоянного магнита 1 изменяется магнитный поток в магнитопроводе магнита 1, пронизывающего индуктивную обмотку 4, размещенную на магните 1, поэтому в ней наводится электродвижущая сила (эдс), частота и величина которой пропорциональна скорости изменения этого магнитного потока.

В результате возникновения эдс электромагнитной индукции в индуктивной обмотке 4, электрически замкнутой на нагрузку 5, в этом контуре (4,5) протекает индуцированный электрический ток, и в нагрузке 5 вырабатывается электроэнергия. Параметры этой вырабатываемой магнитом 1 в обмотке 4 электроэнергии (частота, амплитуда эдс и электрического тока) в нагрузке 5 обусловлены параметрами магнита 1, самой обмотки 4 и законом изменения величины магнитного поля сегментом 2, и регулируется интенсивностью, частотой и длиной перемещения сегмента 2 в магните 1 посредством системы управления 8. Величины электрического тока и выработанной электроэнергии этим магнито-генераторным устройством дополнительно регулируются параметрами электрической нагрузки 5.

ОБОСНОВАНИЕ ПОЛЕЗНОСТИ МОДЕЛИ

Благодаря использованию в качестве магнитопровода генераторной обмотки 4 магнитопровода самого постоянного магнита 1 снижается материалоемкость конструкции генератора. Благодаря выполнению устройства взаимного перемещения магнита и индуктивной обмотки 4 в виде сегментного привода 6 циклической коммутации магнитного потока магнита 1 обеспечивается улучшение энергетических показателей магнито-электрического генератора. В результате, мощность устройства вследствии малых энергетических затрат на циклическое перемещение подвижного сегмента 2 постоянного магнита 1 , значительно ниже , чем в аналоге.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Магнито-электрический генератор электроэнергии, содержащий постоянный магнит, магнитопровод, индуктивную обмотку, размещенную на магнитопроводе, в рабочей зоне действия магнитного поля магнита, и подключенную на электрическую нагрузку, а также источник взаимного перемещения магнита и данной обмотки, отличающийся тем, что в качестве магнитопровода использован сам магнит, выполненный с замкнутым магнитопроводом, например, кольцевой магнит, частью которого является один или несколько подвижных сегментов этого магнитопровода, причем источник взаимного перемещения выполнен в виде привода циклического перемещения этого сегмента(сегментов) магнита с регулируемым по частоте и длине его перемещения в зазоре (зазорах)этого магнита .