Вібраційний генератор електричної енергії
Власники патенту UA 2439771:
Винахід відноситься до електротехніки, пристроїв для генерування електричної енергії, що використовують енергію зворотно-поступального, коливального або вібраційного руху рухомого розподільника магнітного потоку щодо системи магнітів і котушок. Технічний результат полягає у вдосконаленні конструктивної схеми за рахунок забезпечення можливості регулювання робочої амплітуди коливання рухомих частин та фіксування середнього положення їх амплітудного зміщення, а також підвищення ефективності роботи за рахунок точного визначення резонансної частоти їх коливання. Вібраційний генератор (1) електричної енергії містить магнітопровід (2), замкнутий на полюси постійного магніту (3), з обох боків якого встановлена двосекційна робоча обмотка (4) з вихідними контактами (5). На магнітопроводі (2) виконаний поперечний зазор (6), в якому встановлений наконечник (7) магнітопроводу (2). Зазор (6) з наконечником (7) охоплює корпус магнітного комутатора (8), в якому встановлений рухомий магнітний шунт (9), призначений для зміни магнітного потоку в магнітопроводі (2). Наконечник (7) магнітопроводу (2) і шунт (9) виконані у вигляді однакових жорстких пакетних структур, що складаються з нероз'ємно з'єднаних за допомогою сполучного компаунда і чергуються між собою магнітопровідних і магнітонепровідних шарів, розташованих паралельно один одному і перпендикулярно напрямку коливального руху ). 6 з.п. ф-ли, 4 іл.
Винахід відноситься до електротехніки, а точніше до пристроїв для генерування електричної енергії, що використовують енергію зворотно-поступального, коливального або рухомого вібраційного руху рухомого розподільника магнітного потокущодо системи магнітів та котушок.
Вирішувана технічна задача - вдосконалення конструктивної схеми генератора за рахунок введення в його схему пристосування, що дозволяє відрегулювати робочу амплітуду коливання його рухомих частин і зафіксувати середнє положення їх амплітудного зміщення, а також підвищення ефективності роботи генератора за рахунок точного визначення резонансної частоти.
Зазначена технічна задача вирішується пропонованим вібраційним генератором електричної енергії, що містить щонайменше один постійний магніт, полюси якого замкнуті магнітопроводом, робочу обмотку, рухомий засіб зміни магнітного потоку в магнітопроводі, при цьому робоча обмотка розміщена на магнітопроводі, в якому виконано поперечний рухомий засіб зміни магнітного потоку з можливістю з'єднання з вібраційним приводом. Новим є те, що рухомий засіб зміни магнітного потоку виконано у вигляді магнітного шунта, щонайменше один з кінців магнітопроводу в зазорі забезпечений наконечником, причому шунт і наконечник виконані у вигляді жорстких пакетних структур, що складаються з нероз'ємно з'єднаних між собою магнітопровідних шарів і магнитонепроводных слоев t, расположенных параллельно друг другу и перпендикулярно направлению колебательного движения шунта, при этом ребра слоев δ и t образуют плоскости, контактирующие со смежными поверхностями шунта и наконечника магнитопровода, где толщина магнитопроводного слоя δ выполнена меньше рабочей амплитуды S колебания шунта, а толщина магнитонепроводного шару t виконано не менше товщини магнітопровідного шару δ, виготовленого з магнітом'якого матеріалу з магнітною проникністю, що перевищує магнітну проникність матеріалумагнітопроводу. Сприйняття вібраційних коливань відбувається краще, якщо магнітний шунт буде пружним з двох сторін пружними елементами в напрямку свого коливального руху. Шунт може бути забезпечений елементами регулювання та фіксації свого середнього положення амплітудного зміщення 2S при коливальному русі щодо наконечника, що дозволить керувати режимом зміни магнітного потоку в магнітопроводі. Доцільно, якщо генератор буде виконаний з можливістю регулювання та фіксації шунта в статичному стані шляхом суміщення міток, що наносяться при виготовленні, та в динамічному стані за максимальним значенням вихідної напруги на обмотці. По черзі розташовані магнітопровідні шари і магнітонепровідні шари t в шунті і наконечнику можуть збігатися. Переважно, якщо товщина магнітонепровідного шару t буде виконана більше товщини магнітопровідного шару не більше, ніж у 3 рази, що дозволить забезпечити оптимальну зміну магнітного потоку в магнітопроводі.
Пропонований винахід пояснюється графічними матеріалами, де на фіг.1 показаний вид зверху генератора, на фіг.2 показаний вигляд генератора з боку шунта, на фіг.3 показаний поздовжній локальний розріз магнітного комутатора в місці контакту шунта з наконечником магнітопроводу, на фіг.4 показана схема, що пояснює розподіл магнітного потоку між шунтом та наконечником магнітопроводу.
Запропонований винахід пояснюється прикладом конкретного виконання. Вібраційний генератор 1 електричної енергії містить магнітопровід 2, замкнутий на полюси постійного магніту 3. По обидва боки магніту 3 встановлена на магнітопровід 2 двосекційна робоча обмотка 4 з вихідними контактами 5 (див. фіг.1 і 2). На протилежному боці магнітопроводу 2 виконанийпоперечний зазор 6, де на одному кінці, розташованому в зазорі, встановлений наконечник 7, що щільно примикає до поверхні магнітопроводу 2. Зазор 6 з наконечником 7 охоплює корпус магнітного комутатора 8, в якому встановлений рухомий магнітний шунт 9, призначений для зміни магнітного потоку в магнітопроводі 2. Магнітний шунт 9 підпружинений з двох сторін у напрямку свого коливального руху пружними елементами 10, виконаними з гумових прокладок. На звороті пружних елементів 10 розташовані з можливістю перестановки упори 11, виконані з металевих пластин (див. фіг.3). Перестановка упорів 11 щодо шунта 9 регулюється і фіксується в нерухомому стані регулювальними болтами 12, встановленими з обох боків корпусу магнітного комутатора 8, і призначеними для регулювання робочої амплітуди S коливання шунта 9 і фіксації середнього положення його ампліт. 4). Генератор 1 виконаний з можливістю регулювання і фіксації шунта 9 у статичному стані, шляхом суміщення міток, що наносяться при його виготовленні, а також у динамічному стані в процесі роботи, за максимальним значенням вихідної напруги на вихідних контактах 5 обмотки 4. Магнітопровід 2 з постійним магнітом 3 і магнітним комутатором 8, в якому встановлений рухомий шунт 9, утворює замкнутий магнітний ланцюг. Наконечник 7 магнітопроводу 2 і шунт 9 виконані у вигляді однакових жорстких пакетних структур, що складаються з нероз'ємно з'єднаних за допомогою сполучного компаунда і чергуються між собою магнітопровідних шарів δ і магнітонепровідних шарів t, розташованих паралельно один одного і перпендикулярно напрямку колеб. t більше товщинимагнітопровідного шару δ не більше, ніж у 3 рази, і в даному випадку товщина магнітопровідного шару δ може становити 1 мм, а товщина магнітопровідного шару t може становити 3 мм. Ребра шарів δ і t утворюють площини, що контактують з суміжними поверхнями шунта 9 і наконечника 7 магнітопровідні шунте 9 можуть збігатися з шарами δ і t, розташованими в наконечнику 7 магнітопроводу 2. Шунт 9 виготовлений у вигляді засувки плоского перерізу, виконаної за одне ціле зі штоком 13, виступаючим назовні корпусу магнітного комутатора 8 і жорстко приєднаним до джерела механічної вібрації коливання, напрям якого збігається з напрямком переміщення шунта 9. Магнітопровід 2 виконаний з листів електротехнічної сталі марки Е8. Як магніт 3 використаний неодимовий NbFeB магніт. Магнітопровідні шари виготовлені з пластин магнітом'якого фериту марки 1500НМ. Магнітонепровідні шари t і сполучний компаунд для нероз'ємного з'єднання шарів і t виконані з поліформальдегіду.
Вібраційний генератор електричної енергії 1 використовують таким чином. Конструкцію генератора 1 закріплюють на нерухомій основі (не показано). На шток 13 рухомого шунта 9 впливають джерелом механічної вібрації з малою амплітудою коливання, під впливом якого шунт 9 починає здійснювати коливальні рухи щодо наконечника 7 магнитопровода 2, в результаті переміщень магнітного шунта 9 в магнітопроводі 2 виникає напруга вобмотці 4, до вихідних контактів 5 якої підключають електричне навантаження. Для точного налаштування робочої амплітуди S коливання шунта 9 і фіксації середнього положення його амплітудного зміщення 2S використовують болти регулювальні 12. У статичному стані регулювання виконують шляхом суміщення спеціальних міток, які наносяться при виготовленні генератора. У динамічному стані точне регулювання здійснюють по максимальній величині напруги на вихідних контактах 5 обмотки 4.
1. Вібраційний генератор електричної енергії, що містить, щонайменше, один постійний магніт, полюси якого замкнуті магнітопроводом, робочу обмотку, рухомий засіб зміни магнітного потоку в магнітопроводі, при цьому робоча обмотка розміщена на магнітопроводі, в якому виконаний поперечний зазор, де розташоване рухоме засіб зміни магнітного потоку з можливістю з'єднання з вібраційним приводом, який відрізняється тим, що рухомий засіб зміни магнітного потоку виконано у вигляді магнітного шунта, щонайменше один з кінців магнітопроводу в зазорі забезпечений наконечником, причому шунт і наконечник виконані у вигляді жорстких пакетних структур, що складаються з нероз'ємно з'єднаних між собою чергуються магнітопровідних шарів δ і магнітонепровідних шарів t, розташованих паралельно один одному і перпендикулярно напрямку коливального руху шунта, при цьому ребра шарів δ і t утворюють площини, що контактують з суміжними поверхнями шунта виконана менше робочої амплітуди S коливання шунта, а товщина магнітонепровідного шару t виконана не менше товщини магнітопровідного шару δ, виготовленого з магнітом'якого матеріалу з магнітною проникністю, що перевищує магнітнупроникність матеріалу магнітопроводу.
2. Генератор по п.1, який відрізняється тим, що магнітний шунт підпружинений з двох сторін пружними елементами в напрямку коливального руху.
3. Генератор по п.1, який відрізняється тим, що шунт забезпечений елементами регулювання та фіксації свого середнього положення амплітудного зміщення 2S при коливальному русі щодо наконечника.
4. Генератор по п.3, який відрізняється тим, що виконаний з можливістю регулювання та фіксації шунта в статичному стані шляхом суміщення міток, що наносяться при виготовленні.
5. Генератор по п.3, який відрізняється тим, що виконаний з можливістю регулювання та фіксації шунта в динамічному стані за максимальним значенням вихідної напруги на обмотці.
6. Генератор по п.1, який відрізняється тим, що по черзі розташовані магнітопровідні шари і магнітонепровідні шари t в шунті і наконечнику збігаються.
7. Генератор по п.1 або 6, який відрізняється тим, що товщина магнітонепровідного шару t більша за товщину магнітопровідного шару δ не більше ніж у 3 рази.