Вибрационный генератор электрической энергии

(51) 02 35/06 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ распределителя магнитного потока относительно системы магнитов и катушек и может быть использовано в устройствах по преобразованию механической энергии течения рек в электрическую энергию. Реализация прямого преобразования входного механического колебания в переменный электрический ток и повышение эффективности работы вибрационного генератора электрической энергии осуществляется непосредственно, без промежуточных преобразовательных устройств, что позволит использовать механическую энергию текущих вод рек. Поставленные цели достигаются за счет использования того, что магнитопровод выполнен в виде постоянного магнита с поперечным зазором, в котором размещен якорь с возможностью соединения с источником механических колебаний с постоянной амплитудой.(72) Туманов Исакул Елегенович Орынбаев Сейтжан Ауесжанович Кейкиманова Меруерт Турсынхановна Байбутанов Биржан Каримжанович Ахмедиярова Мира Жонасовна(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) ВИБРАЦИОННЫЙ ГЕНЕРАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ(57) Изобретение относится к электротехнике, к устройствам для генерирования электрической энергии, использующим энергию возвратнопоступательного,колебательного или вибрационного движения подвижного Изобретение относится к электротехнике, к устройствам для генерирования электрической энергии, использующим энергию возвратнопоступательного,колебательного или вибрационного движения подвижного распределителя магнитного потока относительно системы магнитов и катушек. Известен генератор электрической энергии,содержащий постоянный магнит, одним концом прикрепленный к пластинчатой пружине,магнитопровод с обмоткой и привод периодического перемещения постоянного магнита А.с.1653085 от 30.05.1991 бюл. 20 Н 02 К 35/00. Привод выполнен в виде ферромагнитной зубчатой рейки с шириной выступающих зубцов, равной ширине торца полюса магнита, магнитопровод выполнен с полюсами,расстояние между которыми равно расстоянию между полюсами магнита, а пластинчатая пружина с магнитом выполнена с частотой собственных колебаний, большей частоты перемещения зубцов рейки, причем магнитопровод установлен с зазором между его полюсами и полюсами постоянного магнита большим, чем зазор между выступающим зубцом рейки и полюсом магнита. В пазах между зубцами рейки привода установлены дополнительные обмотки. Известный генератор работает следующим образом. Рейка с зубцами перемещается относительно постоянного магнита. Пластинчатая пружина с магнитом периодически отклоняется от положения равновесия в моменты прохождения выступающих зубцов рейки мимо полюса магнита за счет магнитного взаимодействия, а затем освобождается от него в момент, когда силы упругости пружины превышают силы магнитного взаимодействия, после чего начинаются колебания магнита с собственной частотой, большей частоты перемещения выступов рейки, в результате чего изменяются зазоры между магнитом и магнитопроводами,изменяется магнитное сопротивление этих зазоров, магнитные потоки в магнитной цепи и в катушках индуцируется ЭДС. Соотношение между периодом перемещения выступов и периодом колебания пластинчатой пружины с магнитом устанавливается подбором жесткости пластинчатой пружины, массы магнита и размеров зубцов рейки. Недостатками известного генератора электрической энергии являются маленькая скорость перемещения ферромагнитной зубчатой рейки и частоты колебания подвижного постоянного магнита,замедляющие изменение магнитного потока в магнитопроводе и индуцирование тока в обмотке,несовершенная конструкция из-за отсутствия средств регулирования амплитуды колебания постоянного магнита и сглаживания всплесков выходного напряжения, опасность отклонения подвижного постоянного магнита от заданной траектории колебательного движения из-за отсутствия надежной кинетической связи между подвижным постоянным магнитом и остальными элементами генератора, сложность в подборе жесткости пружины, массы постоянного магнита и размеров зубцов ферромагнитной рейки. Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является вибрационный генератор электрической энергии патент 2439771 от 10.01.2012 г. бюл. 1 Н 02 К 35/06. Вибрационный генератор электрической энергии содержит магнитопровод, замкнутый на полюса постоянного магнита, по обоим сторонам которого установлена двухсекционная рабочая обмотка с выходными контактами. На магнитопроводе выполнен поперечный зазор, в котором установлен наконечник магнитопровода. Зазор с наконечником охватывает корпус магнитного коммутатора, в котором установлен подвижный магнитный шунт,предназначенный для изменения магнитного потока в магнитопроводе. Наконечник магнитопровода и шунт выполнены в виде одинаковых жестких пакетных структур, состоящих из неразъемно соединенных при помощи связующего компаунда и чередующихся между собой магнитопроводных и магнитонепроводных слоев,расположенных параллельно друг другу и перпендикулярно направлению колебательного движения шунта. Недостатками известного вибрационного генератора электрической энергии являются его несовершенная конструктивная схема из-за отсутствия в схеме генератора механизма,позволяющего точно отрегулировать рабочую амплитуду колебания магнитопровода и зафиксировать среднее положение его амплитудного смещения относительно средства изменения магнитного потока, а также низкая эффективность работы генератора из-за неточной настройки резонансной частоты колебания магнитопровода, и соответственно, он обладает более низким КПД по отношению к предлагаемому изобретению. Технической задачей изобретения является реализация прямого преобразования входного механического колебания в переменный электрический ток и повышение эффективности работы вибрационного генератора электрической энергии. Поставленные цели достигаются за счет использования в конструкции вибрационного генератора электрической энергии магнитопровода в виде постоянного магнита с рабочими обмотками и последовательно к ним включенными конденсаторами. Между полюсами постоянного магнита выполнен поперечный зазор, где расположен якорь подвижного средства изменения магнитного потока с возможностью соединения к источнику механических колебаний с постоянной амплитудой, в конструкции которого используется демпферный элемент в виде упругой системы. Указанная техническая задача решается предлагаемым вибрационным генератором электрической энергии. Новым является то, что магнитопровод выполнен в виде постоянного магнита с поперечным зазором, внутри которого расположен подвижный механизм изменения магнитного потока. Подвижный механизм выполнен в виде якоря, закрепленного на упругих пружинах,позволяющих изменять поперечный зазор. При совершении колебательного движения якоря между полюсами постоянного магнита в контурах обмоток поочередно будет возникать суммирующийся магнитный поток, амплитуда которого будет изменяться по синусоидальному закону,соответствующему закону изменения механического воздействия на входе. При этом в обмотках будет индуктироваться электродвижущая сила с неизменной амплитудой и частотой,соответствующей стандартной частоте электрической сети, в результате наличия резонанса напряжений в контурах обмоток. Технический результат состоит в реализации генераторного режима функционирования электромагнитного возбудителя низкочастотных колебаний, в котором резонанс напряжений является клапаном,регулирующим перепоступление энергии из механической подсистемы в магнитную и затем в электрическую. Описание вибрационного генератора электрической энергии. На фигуре изображен предполагаемый вибрационный генератор электрической энергии. Вибрационный генератор содержит магнитопровод(1), выполненный в виде постоянного магнита с поперечным зазором, с рабочими обмотками (4) и(4/) и последовательно включенными к ним конденсаторами (5) и (5/). Между полюсами магнитопровода (1) выполнен поперечный зазор (6). Подвижной механизм (3) якоря (2) выполнен в виде демпферного механизма с упругой системой. Работа вибрационного генератора электрической энергии. Вибрационный генератор электрической энергии используют следующим образом на якорь 2 подвижного механизма 3 воздействуют источником механической вибрации с постоянной амплитудой и низкой механической частотой колебаний, под воздействием которых якорь 2 начнет совершать колебательное движение относительно полюсов магнитопровода 1 и своей опоры, в результате в контурах обмоток 4 и 4/ магнитопровода 1 возникает суммирующийся синусоидальный магнитный поток, который индуцирует в обмотках 4 и 4/ синусоидальную электродвижущую силу с неизменной амплитудой и частотой,соответствующей стандартной частоте электрического напряжения сети. Стандартную частоту выходного напряжения обеспечивает блок(7), к входу которого подключены выходные зажимы обмоток (4) и (4/) магнитопровода, через последовательно включенные конденсаторы (5) и(5/), а к выходу может быть подключена электрическая нагрузка. Предлагаемый вибрационный генератор электрической энергии позволяет, таким образом,непосредственно,без промежуточных преобразовательных устройств,преобразовать низкочастотные механические колебательные движения в переменный электрический ток стандартной частоты. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Вибрационный генератор электрической энергии, содержащий магнитопровод с двумя рабочими обмотками с последовательно включенными конденсаторами и якорь,с закрепленный на упругой системе отличающийся тем, что магнитопровод выполнен в виде двухполюсного постоянного магнита с поперечным зазором, между полюсами которого размещен якорь,который соединен с источником механических колебаний с постоянной амплитудой.