RU2467463C1 - Pulse power generator (versions) - Google Patents
Pulse power generator (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2467463C1 RU2467463C1 RU2011119818/07A RU2011119818A RU2467463C1 RU 2467463 C1 RU2467463 C1 RU 2467463C1 RU 2011119818/07 A RU2011119818/07 A RU 2011119818/07A RU 2011119818 A RU2011119818 A RU 2011119818A RU 2467463 C1 RU2467463 C1 RU 2467463C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- winding
- piston
- pipe
- magnets
- working part
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике для получения (генерации) мощных электрических импульсов высокого напряжения, областью применения данных устройств может быть, например, различные импульсные плазменные установки и устройства для получения сильных магнитных полей.The invention relates to electrical engineering for producing (generating) high-power high-voltage electrical pulses, the field of application of these devices can be, for example, various pulsed plasma systems and devices for producing strong magnetic fields.
Как источники сильных магнитных полей и токов известны взрывомагнитные магнитокумулятивные генераторы (МКГ) - импульсные источники электромагнитной энергии одноразового действия (Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Энциклопедический словарь. Т. I стр.262-263. - М. 2004 г.; Г. Кнопфель. Сверхсильные импульсные магнитные поля, стр.256-262. - М., 1972 г.; А.Д. Сахаров. Взрывомагнитные генераторы. УФН, 1966 г., - Апрель, том 88, вып.4, с.725-734). Действие МКГ основано на импульсном сжатии магнитного потока.Explosive magneto-cumulative generators (MCG) are known as sources of strong magnetic fields and currents - pulsed electromagnetic energy sources of one-time action (Encyclopedia of low-temperature plasma. Encyclopedic Dictionary. T. I p. 262-263. - M. 2004; G. Knopfel. Superstrong pulsed magnetic fields, pp. 256-262. - M., 1972; A.D. Sakharov. Explosive-magnetic generators. Physics-Uspekhi, 1966, - April, Volume 88,
Начальное магнитное поле в МКГ создается внешним импульсным источником магнитного поля (соленоидом, через который проводится ток от разряда высоковольтной конденсаторной батареи), который окружает проводник с высокой электропроводностью, проводник подвергается действию деформации в результате воздействия подрыва заряда взрывчатого вещества. Обычно цилиндрический заряд взрывчатого вещества окружает проводящий металлический цилиндр с щелью (щель в проводнике создается для того, чтобы начальное импульсное магнитное поле могло попасть внутрь проводящего цилиндра). Перед подрывом взрывчатого вещества во внутреннем объеме цилиндра создается максимальное поле. После подрыва взрывчатого вещества происходит радиальное сжатие металлического цилиндра сходящейся цилиндрической ударной волной, в виду малого электрического сопротивления металлического цилиндра магнитное поле в нем сжимается, и в идеальном случае величина магнитного поля возрастает пропорционально 1/R2. Таким способом возможно получение импульсного магнитного поля напряженностью ~10 МЭ и тока ~108 А.The initial magnetic field in the MCG is created by an external pulsed source of a magnetic field (a solenoid through which current from the discharge of the high-voltage capacitor bank is passed), which surrounds the conductor with high electrical conductivity, the conductor is subjected to deformation as a result of the explosion of the explosive charge. Typically, a cylindrical explosive charge surrounds a conductive metal cylinder with a slit (a gap in the conductor is created so that the initial pulsed magnetic field can get inside the conductive cylinder). Before detonating an explosive, a maximum field is created in the internal volume of the cylinder. After the explosive is detonated, the metal cylinder is radially compressed by a converging cylindrical shock wave, due to the small electric resistance of the metal cylinder, the magnetic field is compressed in it, and in the ideal case, the magnetic field increases in proportion to 1 / R 2 . In this way, it is possible to obtain a pulsed magnetic field with a strength of ~ 10 ME and a current of ~ 10 8 A.
Известен взрывомагнитный генератор по А.С. СССР №1591711 (принят за прототип), содержащий многосекционную цилиндрическую спираль, внутреннюю металлическую трубу с зарядом взрывчатого вещества и системой его инициирования и нагрузку, подключенную одним выводом к концу металлической трубы, содержащую дополнительную спираль, витки которой размещены между витками основной спирали и изолированы от них, конец дополнительной спирали соединен с другим выводом нагрузки, а конец основной спирали соединен с концом металлической трубы.Known explosive generator according to A.S. USSR No. 1591711 (adopted as a prototype), containing a multi-section cylindrical spiral, an internal metal pipe with an explosive charge and its initiation system, and a load connected by one lead to the end of the metal pipe, containing an additional spiral, the turns of which are placed between the turns of the main spiral and isolated from of them, the end of the additional spiral is connected to another output terminal, and the end of the main spiral is connected to the end of the metal pipe.
Недостатком указанного взрывомагнитного генератора кратковременных мощных импульсов тока является одноразовость работающих по этому способу устройств.The disadvantage of this explosive magnetic generator of short-term powerful current pulses is the disposability of the devices operating by this method.
Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является создание многоразового импульсного источника тока и улучшение характеристик вырабатываемого им электрического импульса, увеличение КПД преобразования химической (и д.р. видов) энергии в электрическую.The technical result, the achievement of which the present invention is directed, is to create a reusable pulsed current source and improve the characteristics of the electric pulse generated by it, increase the efficiency of conversion of chemical (and other types) energy into electrical energy.
Заявляемый технический результат достигается за счет того, что в импульсном электрогенераторе по первому варианту, содержащем корпус в виде трубы, выполненный из прочного малопроводящего магнитомягкого материала, магнитную систему, выполненную в виде ряда кольцевых магнитов, размещенных вдоль внутренней поверхности трубы соосно с ней с образованием внутреннего цилиндрического канала, соседние магниты магнитной системы намагничены в противоположных направлениях, в канале размещен цилиндрический поршень с возможностью свободного перемещения вдоль канала в результате силового воздействия, поршень выполнен из магнитомягкого материала с высоким удельным электрическим сопротивлением, на наружной поверхности поршня вдоль нее расположена электрическая обмотка, обмотка состоит из рабочей и нерабочей части, рабочая часть обмотки навита вокруг поршня и предназначена для взаимодействия с магнитным полем, создаваемым магнитами, витки рабочей части обмотки разделены на секции, нерабочая часть обмотки предназначена для соединения витков соседних секций и расположена вдоль продольной оси трубы, выводы электрической обмотки выполнены с возможностью образования электрического соединения с контактной системой, размещенной вдоль внутренней поверхности трубы, каждый из магнитов предназначен для создания радиального магнитного поля, пересекающего витки рабочей части обмотки при движении поршня по каналу.The claimed technical result is achieved due to the fact that in a pulsed electric generator according to the first embodiment, comprising a casing in the form of a pipe made of durable low-conductivity soft magnetic material, a magnetic system made in the form of a series of ring magnets placed along the inner surface of the pipe coaxially with it to form an internal cylindrical channel, adjacent magnets of the magnetic system are magnetized in opposite directions, a cylindrical piston with the possibility of free transfer is placed in the channel movements along the channel as a result of force, the piston is made of soft magnetic material with high electrical resistivity, an electric winding is located along the outer surface of the piston, the winding consists of a working and non-working part, the working part of the winding is wound around the piston and is designed to interact with the magnetic field created by magnets, the turns of the working part of the winding are divided into sections, the non-working part of the winding is designed to connect the turns of adjacent sections and is located in s longitudinal axis, electrical winding terminals are configured to forming an electrical connection with the contact system, placed along the inner surface of the tube, each of the magnets for creating a radial magnetic field intersecting the coil turns of the working part at the piston movement through the channel.
Секции рабочей части обмотки целесообразно размещать в пазах, выполненных на наружной поверхности поршня.It is advisable to place sections of the working part of the winding in grooves made on the outer surface of the piston.
Каждую нерабочую часть обмотки целесообразно размещать в пазу, выполненном на наружной поверхности поршня и направленном вдоль продольной оси поршня.It is advisable to place each non-working part of the winding in a groove made on the outer surface of the piston and directed along the longitudinal axis of the piston.
Каждый магнит может быть намагничен перпендикулярно продольной оси трубы, соседние магниты разделены немагнитной прокладкой.Each magnet can be magnetized perpendicular to the longitudinal axis of the pipe, adjacent magnets are separated by a non-magnetic gasket.
Каждый магнит может быть намагничен параллельно продольной оси трубы, для образования радиального магнитного поля соседние магниты разделены магнитомягкой прокладкой.Each magnet can be magnetized parallel to the longitudinal axis of the pipe, for the formation of a radial magnetic field, the adjacent magnets are separated by a soft magnetic pad.
Каждый магнит магнитной системы может представлять собой электромагнит.Each magnet of a magnetic system can be an electromagnet.
Расстояние между соседними секциями не должно превышать расстояние между плоскостями симметрии, параллельными боковым поверхностям соседних магнитов.The distance between adjacent sections should not exceed the distance between planes of symmetry parallel to the side surfaces of adjacent magnets.
Направление намотки витков соседних секций может быть противоположным.The winding direction of the turns of adjacent sections may be opposite.
В импульсном электрогенераторе по второму варианту, содержащем корпус в виде трубы, выполненный из прочного малопроводящего магнитомягкого материала, электрическую обмотку, расположенную вдоль внутренней поверхности трубы, обмотка состоит из рабочей и нерабочей части, рабочая часть обмотки навита по внутренней поверхности трубы концентрично с ней и предназначена для взаимодействия с магнитным полем, создаваемым магнитами, витки рабочей части обмотки разделены на секции, нерабочая часть обмотки предназначена для соединения витков соседних секций и расположена вдоль продольной оси трубы, выводы электрической обмотки электрически связаны с токосъемником, цилиндрический поршень, размещенный во внутренней полости трубы с возможностью свободного перемещения вдоль ее внутренней поверхности в результате силового воздействия, на наружной поверхности поршня размещена магнитная система, выполненная в виде ряда кольцевых магнитов, соседние магниты магнитной системы намагничены в противоположных направлениях, каждый из магнитов предназначен для создания радиального магнитного поля, пересекающего витки рабочей части обмотки.In a pulsed electric generator according to the second embodiment, comprising a housing in the form of a pipe made of a durable low-conductivity soft magnetic material, an electric winding located along the inner surface of the pipe, the winding consists of a working and non-working part, the working part of the winding is wound concentrically with it and is designed to interact with the magnetic field created by the magnets, the turns of the working part of the winding are divided into sections, the non-working part of the winding is designed to connect the turns with neighboring sections and is located along the longitudinal axis of the pipe, the terminals of the electric winding are electrically connected to the current collector, a cylindrical piston placed in the inner cavity of the pipe with the possibility of free movement along its inner surface as a result of force impact, on the outer surface of the piston there is a magnetic system made in the form of a series ring magnets, adjacent magnets of the magnetic system are magnetized in opposite directions, each of the magnets is designed to create a radial netic fields intersecting the coils of the working part of the winding.
Секции рабочей части обмотки целесообразно размещать в пазах, выполненных на внутренней поверхности трубы.It is advisable to place sections of the working part of the winding in grooves made on the inner surface of the pipe.
Каждую нерабочую часть обмотки целесообразно размещать в пазу, выполненном на внутренней поверхности трубы и направленном вдоль продольной оси трубы.It is advisable to place each non-working part of the winding in a groove made on the inner surface of the pipe and directed along the longitudinal axis of the pipe.
Каждый магнит может быть намагничен перпендикулярно продольной оси трубы, соседние магниты разделены немагнитной прокладкой.Each magnet can be magnetized perpendicular to the longitudinal axis of the pipe, adjacent magnets are separated by a non-magnetic gasket.
Каждый магнит может быть намагничен параллельно продольной оси трубы, для образования радиального магнитного поля соседние магниты разделены магнитомягкой прокладкой.Each magnet can be magnetized parallel to the longitudinal axis of the pipe, for the formation of a radial magnetic field, the adjacent magnets are separated by a soft magnetic pad.
Каждый магнит магнитной системы может представлять собой электромагнит.Each magnet of a magnetic system can be an electromagnet.
Расстояние между соседними секциями не должно превышать расстояние между плоскостями симметрии, параллельными боковым поверхностям каждого магнита, соседних магнитов.The distance between adjacent sections should not exceed the distance between the planes of symmetry parallel to the side surfaces of each magnet, neighboring magnets.
Направление намотки витков соседних секций может быть противоположным.The winding direction of the turns of adjacent sections may be opposite.
Сущность заявляемого изобретения по обоим вариантам заключается в том, что разогнанный в результате импульсного силового воздействия поршень с большой скоростью двигается по каналу внутри корпуса генератора. При движении поршня происходит пересечение проводником (электрической обмоткой) линий магнитного поля, создаваемого магнитной системой, в результате такого взаимодействия в электрической обмотке генерируется электродвижущая сила (ЭДС) и начинает протекать ток на внешнюю нагрузку.The essence of the claimed invention in both cases is that the piston dispersed as a result of pulsed force action moves at high speed along the channel inside the generator housing. When the piston moves, the conductor (electric winding) intersects the lines of the magnetic field created by the magnetic system, as a result of this interaction, an electromotive force (EMF) is generated in the electric winding and the current begins to flow to an external load.
Разгон поршня может быть осуществлен посредством воздействия на поршень высокого давления, образующегося в результате подрыва взрывчатого вещества, или, например, в результате воздействия газовой пушки или иным образом. Поскольку скорость поршня в результате такого воздействия может быть значительной (около 1000 м/сек), генерируемая электродвижущая сила (ЭДС) и ток, создаваемый в электрической обмотке, имеет большую мощность и носит импульсный характер.Acceleration of the piston can be carried out by exposing the piston to high pressure resulting from the detonation of explosives, or, for example, as a result of exposure to a gas gun or otherwise. Since the speed of the piston as a result of such an action can be significant (about 1000 m / s), the generated electromotive force (EMF) and the current generated in the electric winding have a large power and are pulsed in nature.
Изобретения по обоим вариантам содержат: длинный полый корпус в виде трубы, внутренняя полость которой представляет собой канал для движения поршня; магнитную систему, обеспечивающую создание магнитного потока, магнитные линии которого направлены перпендикулярно направлению движения поршня; электрическую обмотку (проводник), в которой генерируется ЭДС при движении поршня.The inventions according to both options contain: a long hollow body in the form of a pipe, the inner cavity of which is a channel for the movement of the piston; a magnetic system that provides the creation of a magnetic flux, the magnetic lines of which are directed perpendicular to the direction of movement of the piston; an electrical winding (conductor) in which an EMF is generated when the piston moves.
Отличием вариантов изобретения является то, что по первому варианту движущийся в канале трубы генератора поршень представляет собой движущийся относительно неподвижной магнитной системы проводник (т.к. он снабжен электрической обмоткой), а по второму варианту поршень представляет собой магнитную систему (состоящую из нескольких расположенных в ряд кольцевых магнитов), движущуюся относительно неподвижной электрической обмотки, расположенной по внутренней поверхности корпуса генератора.The difference between the variants of the invention is that according to the first embodiment, the piston moving in the channel of the generator pipe is a conductor moving relative to the stationary magnetic system (since it is equipped with an electrical winding), and according to the second embodiment, the piston is a magnetic system (consisting of several a series of ring magnets) moving relative to a stationary electric winding located on the inner surface of the generator housing.
В обоих вариантах изобретения в электрической обмотке при движении поршня генерируется ЭДС в результате пересечения проводником (электрической обмоткой) линий магнитного поля, создаваемого магнитной системой.In both variants of the invention, an electromotive force is generated in the electric winding when the piston moves, as a result of the conductor (electric winding) crossing the magnetic field lines created by the magnetic system.
Принцип работы генераторов по обоим вариантам одинаковый.The principle of operation of the generators for both options is the same.
Возможность использования заявляемого генератора многократно обусловлена тем, что движение поршня обусловлено импульсным силовым воздействием большой энергии, осуществляемым вне корпуса генератора, не разрушающем ни поршень, ни корпус генератора. Такое силовое воздействие на поршень может быть осуществлено, например, в результате воздействия высокого давления, возникающего при подрыве взрывчатого вещества в специальном отдельном канале (стволе), или, например, в результате разгона поршня в газовой пушке. Характер силового импульсного воздействия не имеет значения для изобретения, главное - осуществить необходимый начальный разгон поршня, обеспечивающий генерирование необходимого электрического импульса.The possibility of using the inventive generator many times due to the fact that the movement of the piston is caused by a pulsed force action of high energy, carried out outside the generator housing, which does not destroy either the piston or the generator housing. Such a force action on the piston can be carried out, for example, as a result of high pressure arising from the detonation of explosives in a special separate channel (barrel), or, for example, as a result of acceleration of the piston in a gas gun. The nature of the power impulse effect does not matter for the invention, the main thing is to carry out the necessary initial acceleration of the piston, which ensures the generation of the necessary electric pulse.
После торможения поршня в процессе генерирования электрического импульса и окончательного гашения скорости поршня в легкодеформируемой преграде (например, в мешке с песком), возможно повторное использование генератора при замене взрывчатого вещества (в случае, если разгон поршня осуществляется в результате подрыва взрывчатого вещества).After braking the piston in the process of generating an electrical impulse and finally damping the speed of the piston in a readily deformable barrier (for example, in a sand bag), the generator can be reused when replacing explosive (in case the piston is accelerated as a result of detonation of the explosive).
В заявляемом изобретении по обоим вариантам имеет место разделение процесса генерации электромагнитного импульса на два этапа (разгон поршня и генерирование электромагнитного импульса).In the claimed invention for both options, there is a separation of the process of generating an electromagnetic pulse into two stages (acceleration of the piston and the generation of an electromagnetic pulse).
По обоим вариантам в канале магнитами создается разнонаправленное магнитное поле (магнитное поле соседних магнитов имеет противоположное направление), линии которого перпендикулярны направлению движения поршня и перпендикулярны рабочей части электрической обмотки.In both cases, a bi-directional magnetic field is created in the channel by the magnets (the magnetic field of the neighboring magnets has an opposite direction), the lines of which are perpendicular to the direction of movement of the piston and perpendicular to the working part of the electric winding.
По первому варианту: первый этап - разгон поршня, содержащего электропроводную обмотку (в которой наводится ЭДС) в изоляции, расположенную в пазах на наружной поверхности поршня (возможно полого), выполненного из магнитомягкого материала с высоким удельным сопротивлением, и электрический связанную с токосъемными элементами (щетками или разрядниками), на которых происходит съем сгенерированного электромагнитного импульса.According to the first option: the first stage is the acceleration of the piston containing the electrically conductive winding (in which the EMF is induced) in insulation, located in the grooves on the outer surface of the piston (possibly hollow), made of magnetically soft material with a high resistivity, and electric connected with the collector elements ( brushes or arresters), on which the generated electromagnetic pulse is removed.
Второй этап - генерирование в электрической обмотке ЭДС при прохождении поршня по каналу, в котором посредством магнитов магнитной системы создано разнонаправленное магнитное поле, съем тока через выводы электрической обмотки на токосъемные элементы.The second stage is the generation of an EMF in the electric winding when the piston passes through the channel, in which the multidirectional magnetic field is created by means of the magnets of the magnetic system, and the current is drawn through the terminals of the electric winding to the collector elements.
При движении поршня по каналу с магнитным полем происходит его торможение благодаря преобразованию его кинетической энергии в энергию электрического импульса. Торможение поршня происходит в процессе съема генерируемой в обмотке поршня ЭДС. напряжение которой через щетки (или разрядники) подается на токосъемные электроды, расположенные в канале и которые соединены с внешней нагрузкой.When a piston moves along a channel with a magnetic field, its braking occurs due to the conversion of its kinetic energy into the energy of an electric pulse. Piston braking occurs during removal of the emf generated in the piston winding. the voltage of which through the brushes (or arresters) is supplied to the collector electrodes located in the channel and which are connected to an external load.
По второму варианту: первый этап - разгон поршня, содержащего магнитную систему, создающую чередующееся разнонаправленное магнитное поле,According to the second option: the first stage is the acceleration of the piston containing a magnetic system that creates an alternating multidirectional magnetic field,
Второй этап - генерирование ЭДС в электрической обмотке, расположенной в пазах корпуса при прохождении разогнанного поршня по каналу генератора. При движении поршня, содержащего систему магнитов, по каналу генератора происходит генерация ЭДС на витках электрической обмотки, когда создаваемое поршнем магнитное поле пересекает ее витки при движении поршня по каналу.The second stage is the generation of an EMF in an electric winding located in the grooves of the housing when the dispersed piston passes through the generator channel. When a piston containing a system of magnets moves along the generator channel, EMF is generated on the turns of the electric winding, when the magnetic field created by the piston crosses its turns when the piston moves along the channel.
Согласно заявляемому изобретению по обоим вариантам возможно генерирование импульса постоянного (пульсирующего) тока (сглаживание его пульсаций при этом может быть обеспечено стандартными способами) или генерирование импульса переменного тока.According to the claimed invention, in both cases it is possible to generate a constant (ripple) current pulse (smoothing its ripples can be achieved by standard methods) or to generate an alternating current pulse.
Сущность заявляемого изобретения по первому варианту поясняется следующим.The essence of the invention according to the first embodiment is illustrated as follows.
На фиг.1 изображена схема (продольное сечение) заявляемого генератора по первому варианту, в котором каждый магнит намагничен радиально (перпендикулярно продольной оси трубы). Изображенная на чертеже схема устройства соответствует генератору постоянного тока. Большими стрелками на фиг.1 показано направление тока в приведенном мгновенном положении движущегося по оси канала со скоростью V поршня, маленькими стрелками схематически показано направление магнитного поля, создаваемого магнитами магнитной системы. Магниты магнитной системы размещены в ряд вдоль внутренней поверхности корпуса генератора, выполненного в виде трубы, и разделены немагнитной прокладкой. Создаваемое магнитами магнитное поле будет перпендикулярно каждому витку рабочей части обмотки. Расстояние между соседними секциями не должно превышать расстояние между плоскостями симметрии (которые параллельны боковым поверхностям соседних магнитов), соседних магнитов. Это необходимо для того, чтобы обеспечивать сложение ЭДС от всех секций обмотки.Figure 1 shows a diagram (longitudinal section) of the inventive generator according to the first embodiment, in which each magnet is magnetized radially (perpendicular to the longitudinal axis of the pipe). The device diagram shown in the drawing corresponds to a direct current generator. The large arrows in Fig. 1 show the direction of the current in the given instantaneous position of the piston moving along the axis with a speed V, the small arrows schematically show the direction of the magnetic field created by the magnets of the magnetic system. The magnets of the magnetic system are placed in a row along the inner surface of the generator housing, made in the form of a pipe, and are separated by a non-magnetic gasket. The magnetic field created by the magnets will be perpendicular to each turn of the working part of the winding. The distance between adjacent sections should not exceed the distance between the planes of symmetry (which are parallel to the side surfaces of adjacent magnets), neighboring magnets. This is necessary in order to ensure the addition of EMF from all sections of the winding.
Чередование направленности намотки витков соседних секций необходимо также для обеспечения сложения ЭДС.Alternating directivity of winding coils of adjacent sections is also necessary to ensure the addition of EMF.
Возможно, чтобы намотка всех секций обмотки имела одно направление. Однако в этом случае необходимо осуществлять токосъем между секциями, иначе ЭДС, генерируемая на витках соседних секций, будет накладываться друг на друга, и суммарная ЭДС будет равна нулю (при четном количестве секций) или будет соответствовать ЭДС, генерируемой только одной секцией (при нечетном количестве секций).It is possible that the winding of all sections of the winding has one direction. However, in this case, it is necessary to carry out current collection between sections, otherwise the EMF generated on the turns of adjacent sections will overlap and the total EMF will be zero (with an even number of sections) or will correspond to the EMF generated by only one section (with an odd number sections).
Разнонаправленность намагниченности соседних магнитов обеспечивает эффективное замыкание магнитного потока через магнитомягкий корпус поршня и трубы.The multidirectionality of the magnetization of the neighboring magnets provides an effective closure of the magnetic flux through the soft magnet body of the piston and pipe.
Вместо постоянных магнитов с таким же эффектом можно использовать электромагниты.Instead of permanent magnets with the same effect, you can use electromagnets.
Предварительно разогнанный до скорости ~1000 м/с поршень попадает в канал генератора (разгон поршня можно осуществить, например, пороховым зарядом в устройстве, подобном стандартной пушке, или специальной газовой пушкой или же другим способом).A piston previously accelerated to a speed of ~ 1000 m / s enters the generator channel (piston acceleration can be accomplished, for example, by a powder charge in a device similar to a standard gun, or a special gas gun, or in another way).
Между соседними магнитами размещена прокладка из немагнитного малопроводящего материала, чтобы магнитный поток, создаваемый магнитом, большей частью был направлен во внутреннюю полость канала, замыкаясь на соседний магнит через торцевые поверхности магнитов, а не замыкался через боковые поверхности соседних магнитов, уменьшая магнитный поток в радиальном направлении.A gasket of non-magnetic low-conductive material is placed between adjacent magnets so that the magnetic flux generated by the magnet is mostly directed to the internal cavity of the channel, closing to the neighboring magnet through the end surfaces of the magnets, and not closing through the side surfaces of the neighboring magnets, reducing the magnetic flux in the radial direction .
Корпус электрогенератора выполнен из магнитомягкого малопроводящего материала для обеспечения замыкания через корпус магнитного потока на соседние магниты.The housing of the generator is made of soft magnetic low-conductive material to provide a short circuit through the housing of the magnetic flux to neighboring magnets.
Вдоль внутренних торцевых поверхностей магнитов расположены токосъемные элементы (контакты), электроизолированные (при необходимости) от магнита, подсоединенные к токопроводящим шинам (которые расположены с внешней стороны корпуса электрогенератора).Along the inner end surfaces of the magnets are current-collecting elements (contacts), electrically insulated (if necessary) from the magnet, connected to the conductive busbars (which are located on the outside of the generator body).
Электрическая обмотка расположена в концентрических пазах, выполненных на наружной поверхности корпуса поршня. Электрическая обмотка может быть однослой ной (состоящей из одного слоя) и многослойной (состоящей из двух и более слоев). Рабочая часть обмотки навита вокруг поршня.The electric winding is located in concentric grooves made on the outer surface of the piston body. The electrical winding can be single layer (consisting of one layer) and multilayer (consisting of two or more layers). The working part of the winding is wound around the piston.
Корпус поршня выполнен из малопроводящего магнитомягкого материала (для замыкания через корпус поршня магнитного потока от магнитов магнитной системы).The piston body is made of low conductive soft magnetic material (for closing through the piston body of the magnetic flux from the magnets of the magnetic system).
При движении поршня по каналу, в котором магнитами создано радиальное магнитное поле, в электрической обмотке генерируется электродвижущая сила - ЭДС по закону электромагнитной индукции ε=L*v*B, где L - длина активной части проводника, v -скорость проводника (равная скорости поршня), В - магнитная индукция.When a piston moves along a channel in which a radial magnetic field is created by magnets, an electromotive force is generated in the electric winding - EMF according to the law of electromagnetic induction ε = L * v * B, where L is the length of the active part of the conductor, v is the speed of the conductor (equal to the speed of the piston ), B - magnetic induction.
В одном пазу может находиться несколько витков обмотки. Все последовательно соединенные секции витков обмотки, расположенные в разных пазах, образуют одну обмотку, генерирующую общую ЭДС. На поршне может находиться несколько расположенных последовательно генерирующих обмоток.In one groove may be several turns of the winding. All series-connected sections of the winding turns located in different grooves form one winding generating a common EMF. On the piston there may be several consecutively generating windings.
Другая обмотка также состоит из рабочей и нерабочей частей, которые расположены в других пазах. Все секции другой обмотки также последовательно соединены друг с другом посредством нерабочей части обмотки.Another winding also consists of working and non-working parts, which are located in other grooves. All sections of the other windings are also connected in series with each other by means of the inoperative part of the winding.
Съем сгенерированной ЭДС происходит, например через скользящие (упругие) контакты, расположенные на поршне (или в канале) или через разрядники. Обмотка может располагаться и не в пазах, а может быть просто навита на корпус поршня. В этом случае необходимо предусматривать дополнительные меры по ее закреплению на корпусе поршня (например, размещение обмотки в керамической или органической оболочке на наружной поверхности поршня). Расположение обмотки в пазах - традиционно применяемый способ.The generated EMF is removed, for example, through sliding (elastic) contacts located on the piston (or in the channel) or through the arresters. The winding may not be located in the grooves, but may simply be wound on the piston body. In this case, it is necessary to provide additional measures for securing it to the piston body (for example, placing the winding in a ceramic or organic shell on the outer surface of the piston). The location of the winding in the grooves is a traditionally used method.
Импульсный генератор может генерировать как постоянный ток, так и переменный. Схема генератора постоянного (пульсирующего) тока показана на Фиг.1, а общий вид (форма) кривой генерируемой ЭДС на одной генерирующей обмотке изображена на Фиг.2. Для генерирования напряжения с меньшей амплитудой пульсации необходимо применить электрическую схему генератора (схему обмотки поршня) с двумя (Фиг.3) или более генерирующими обмотками. Применение, например, четырех генерирующих обмоток позволяет сгладить пульсацию до≈1% Фиг.4. Для этого необходимо также осуществить изменение момента времени коммутации каждой обмотки (соединения ее) с внешней нагрузкой. Для этого необходимо изменять (уменьшать) ширину каждого контактного элемента, чтобы время включения и отключения каждой генерирующей обмотки на внешнюю нагрузку, совпадало соответственно с временем отключения предыдущей обмотки и включением следующей обмотки. Ясно, что в результате торможения поршня генерируемая ЭДС будет падать, т.к. ε=L*v*B, т.е. ε~v. Если съем тока осуществляется посредством разрядников, в этом случае следует изменять расстояние от разрядника до контактной токосъемной поверхности.A pulse generator can generate both direct current and alternating current. A diagram of a direct current (pulsating) current generator is shown in FIG. 1, and a general view (form) of the curve of the generated EMF on one generating winding is shown in FIG. 2. To generate a voltage with a lower ripple amplitude, it is necessary to apply an electric circuit to the generator (piston winding circuit) with two (Fig. 3) or more generating windings. The use, for example, of four generating windings makes it possible to smooth out the ripple up to ≈1% of Fig. 4. For this, it is also necessary to carry out a change in the instant of switching time of each winding (connecting it) with an external load. To do this, it is necessary to change (decrease) the width of each contact element so that the on and off times of each generating winding to an external load coincide, respectively, with the time of disconnecting the previous winding and turning on the next winding. It is clear that as a result of piston braking, the generated EMF will fall, because ε = L * v * B, i.e. ε ~ v. If the current is removed by means of arresters, in this case, the distance from the arrester to the contact current collection surface should be changed.
Схема генератора переменного тока показана на Фиг.5. В данном случае внутри канала проходит два электрода (токосъемные шины) между внутренней поверхностью магнитов и наружной поверхностью поршня, на которых снимается сгенерированная ЭДС переменного напряжения с уменьшающейся в результате торможения поршня амплитудой и частотой.A diagram of an alternator is shown in FIG. 5. In this case, two electrodes (slip rings) pass between the inner surface of the magnets and the outer surface of the piston, on which the generated EMF of alternating voltage is removed with the amplitude and frequency decreasing as a result of the piston braking.
На проводник, в котором течет ток, со стороны магнитного поля действует тормозящая электромагнитная (пондеромоторная) сила F=I*L*B, где I - сила тока в проводнике, которая совершает работу, отбор электрической энергии сопровождается торможением поршня.The braking electromagnetic (ponderomotive) force F = I * L * B acts on the conductor in which the current flows, from the side of the magnetic field, where I is the current strength in the conductor, which does the work, the selection of electric energy is accompanied by piston braking.
Радиальное магнитное поле может создаваться также магнитами, имеющими намагниченность, параллельную продольной оси трубы (противоположные полюса в этом случае будут на боковых поверхностях каждого магнита) (Фиг.6). В этом случае магнитное поле замыкается радиально через кольцевые прокладки, выполненные из магнитомягкого материала и состыкованные с боковыми поверхностями магнитов.A radial magnetic field can also be created by magnets having a magnetization parallel to the longitudinal axis of the pipe (opposite poles in this case will be on the side surfaces of each magnet) (Figure 6). In this case, the magnetic field is closed radially through annular gaskets made of soft magnetic material and joined to the side surfaces of the magnets.
В описанных системах в качестве магнитомягких материалов могут быть использованы, например чистое железо, трансформаторные сплавы, сплав альсифер, (желательно выполненные как магнитные диэлектрики, т.е. в виде тонкодисперсного композиционного материала из магнитомягкого вещества и диэлектрика), магнитомягкие ферриты и т.п., магниты могут быть выполнены из сплавов на основе Nd-Fe-B, Sm-Co или других магнитных сплавов, а также магнитожестких ферритов ВаО·Fе2O3 и пр.In the described systems, soft magnetic materials can be used, for example, pure iron, transformer alloys, alsifer alloys (preferably made as magnetic dielectrics, i.e., in the form of a finely divided composite material of soft magnetic substance and dielectric), soft magnetic ferrites, etc. ., magnets can be made of alloys based on Nd-Fe-B, Sm-Co or other magnetic alloys, as well as magnetically hard BaO · Fe 2 O 3 ferrites, etc.
Величина (форма) генерированной в секции ЭДС ε=L*v*B зависит от величины (формы) В в канале, т.к. ε~В, поэтому в случае необходимости генерации ЭДС с близкой к синусоиде формой необходимо придавать магнитам специальную геометрическую форму. Так, магниты с радиально направленным магнитным полем могут иметь у внутренней части, направленной в канал, слегка конусообразное скошенное сечение (или иметь наконечники специальной формы из магнитомягких материалов) для плавного изменения распределения магнитного потока от полюса магнита. Для магнитов с полем вдоль продольной оси трубы сглаживание магнитного потока осуществляется приданием конусообразного скошенного сечения или наоборот расширением у той части замыкателей магнитного потока, которая направлена внутрь канала.The magnitude (shape) generated in the EMF section ε = L * v * B depends on the magnitude (shape) B in the channel, because ε ~ V, therefore, if it is necessary to generate EMF with a shape close to a sinusoid, it is necessary to give the magnets a special geometric shape. So, magnets with a radially directed magnetic field can have a slightly conical beveled section (or have specially shaped tips made of magnetically soft materials) for the smooth change in the distribution of the magnetic flux from the pole of the magnet at the inner part directed to the channel. For magnets with a field along the longitudinal axis of the pipe, the magnetic flux is smoothed out by giving a tapered beveled cross section, or vice versa, by expanding at that part of the magnetic flux contactors that is directed inside the channel.
В случае генератора с несколькими генерирующими обмотками, полученную на каждой из них ЭДС, можно распределить на несколько нагрузок при необходимости.In the case of a generator with several generating windings, the emf obtained at each of them can be distributed over several loads if necessary.
При генерации переменного тока, использовав трехсекционную конструкцию, можно получить ток, близкий (квази) к трехфазному.When generating alternating current, using a three-section design, it is possible to obtain a current close to (quasi) three-phase.
Энергия генерируемого импульса регулируется величиной, накопленной поршнем при начальном разгоне кинетической энергии, зависящей от массы поршня и его скорости в соответствии с формулой Екин.=mv2/2, и которая задается, например, величиной массы пороха в пороховом заряде разгонного устройства.The energy of the generated pulse is regulated by the value accumulated by the piston during the initial acceleration of kinetic energy, depending on the mass of the piston and its speed in accordance with the formula E kin. = mv 2/2, and which is set, for example, size of the powder mass in the powder charge booster device.
Мощность генерируемого импульса зависит от величины кинетической энергии поршня и электрического сопротивления внешней нагрузки.The power of the generated pulse depends on the magnitude of the kinetic energy of the piston and the electrical resistance of the external load.
Сущность предложенного технического решения по второму варианту поясняется Фиг.7, где изображено продольное сечение части корпуса генератора со свободно движущимся вдоль его внутренней поверхности поршнем. Поршень по второму варианту содержит цилиндрический корпус поршня, выполненный из малопроводящего, магнитомягкого материала. Магнитная система, создающая разнонаправленное радиальное магнитное поле, состоит из последовательности расположенных в ряд кольцевых магнитов, разделенных прокладками из немагнитного малопроводящего материала, магниты размещены на наружной поверхности корпуса поршня соосно с ним. Это позволяет эффективно создавать радиально направленное магнитное поле. Каждый из магнитов магнитной системы намагничен с образованием полюсов соответственно на внутренней и наружной торцевых поверхностях магнита. При этом соседние магниты имеют противоположную намагниченность (аналогично изобретению по первому варианту). Корпус генератора также выполнен из прочного малопроводящего, магнитомягкого материала, в пазах внутренней поверхности корпуса генератора размещена электропроводная обмотка, электрически соединенная с токопроводящими шинами, расположенными с наружи трубы.The essence of the proposed technical solution according to the second embodiment is illustrated in Fig.7, which shows a longitudinal section of a part of the generator housing with a piston freely moving along its inner surface. The piston according to the second embodiment contains a cylindrical piston housing made of a low conductive, soft magnetic material. A magnetic system that creates a multidirectional radial magnetic field consists of a sequence of ring magnets arranged in a row, separated by spacers of non-magnetic low-conductive material, the magnets are placed on the outer surface of the piston body coaxially with it. This allows you to effectively create a radially directed magnetic field. Each of the magnets of the magnetic system is magnetized with the formation of poles, respectively, on the inner and outer end surfaces of the magnet. In this case, the neighboring magnets have the opposite magnetization (similar to the invention according to the first embodiment). The generator housing is also made of durable low conductive, soft magnetic material, in the grooves of the inner surface of the generator housing there is an electrically conductive winding electrically connected to conductive tires located outside the pipe.
Изображенная на Фиг.7 схема устройства соответствует генератору переменного тока. Маленькими стрелками схематически показано направление магнитного поля. Импульсный электрогенератор работает следующим образом. Предварительно разогнанный до скорости ~1000 м/с поршень попадает в канал генератора (во внутреннюю полость корпуса генератора). Поперечное сечение заявляемого генератора по второму варианту является симметричным относительно центральной оси генератора.The device circuit shown in FIG. 7 corresponds to an alternator. Small arrows schematically show the direction of the magnetic field. Pulse generator operates as follows. The piston previously accelerated to a speed of ~ 1000 m / s enters the generator channel (into the internal cavity of the generator housing). The cross section of the inventive generator according to the second embodiment is symmetrical with respect to the central axis of the generator.
Электропроводная обмотка, расположенная в пазах корпуса генератора, может содержать одну или несколько генерирующих обмоток, расположенных последовательно. Каждая обмотка состоит из секций, содержащих группы витков, расположенных в разных пазах корпуса, при этом пазы расположены на расстоянии, примерно равном половине периода магнитной системы поршня. Соседние секции одной генерирующей обмотки соединены проводником, расположенном в пазу, выполненном в корпусе генератора, желательно - параллельном оси канала. При движении поршня, содержащего систему магнитов, создающих разнонаправленное радиальное магнитное поле, по каналу генератора (вдоль внутренней поверхности корпуса генератора) на кольцевой электрообмотке, расположенной в пазах корпуса генератора, происходит генерирование ЭДС по закону электромагнитной индукции ε=L*v*B, где L - длина активной части проводника, v - скорость поршня, В - магнитная индукция (создаваемая магнитами поршня). В одном пазу может находиться несколько витков обмотки. Все последовательно соединенные витки, находящиеся в разных пазах, образуют одну обмотку, генерирующую общую ЭДС. В корпусе может находиться несколько генерирующих обмоток, расположенных последовательно по (всей) длине внутренней поверхности корпуса генератора. Они образованы витками, расположенными в других пазах и находящимися в канале дальше по направлению движения поршня, связанными также последовательно друг с другом и образующими другие генерирующие обмотки.An electrically conductive winding located in the grooves of the generator housing may contain one or more generating windings arranged in series. Each winding consists of sections containing groups of turns located in different grooves of the housing, while the grooves are located at a distance approximately equal to half the period of the magnetic system of the piston. Adjacent sections of one generating winding are connected by a conductor located in a groove made in the generator housing, preferably parallel to the axis of the channel. When a piston containing a system of magnets creating a multidirectional radial magnetic field moves along the generator channel (along the inner surface of the generator case) on the ring electric coil located in the grooves of the generator case, EMF generation occurs according to the law of electromagnetic induction ε = L * v * B, where L is the length of the active part of the conductor, v is the piston speed, B is the magnetic induction (created by the piston magnets). In one groove may be several turns of the winding. All series-connected turns located in different grooves form one winding generating a common EMF. The housing may contain several generating windings arranged in series along the (entire) length of the inner surface of the generator housing. They are formed by turns located in other grooves and located in the channel further in the direction of movement of the piston, also connected in series with each other and forming other generating windings.
Импульсный генератор по второму варианту может генерировать как переменный ток, так и постоянный. При этом генерируемые импульсы могут быть как раздельными, т.е. идущими от каждой генерирующей обмотки поочередно на одну или разные внешние нагрузки, так и в виде одного непрерывного (целого) импульса, передаваемого на одну нагрузку. Для генерации гладкого (непрерывного) электрического импульса необходимо проводить коммутацию подключения каждой генерирующей обмотки к внешней нагрузке при прохождении поршня по каналу. При этом длина поршня должна быть примерно равна длине двух генерирующих обмоток (или больше), т.к. иначе мощность генерируемого электрического импульса у одной обмотки не будет совпадать с мощностью генерируемой следующей за ней обмотки и произойдет разрыв в их величине при прохождении поршнем границы между ними и переключении съема генерируемого импульса от одной обмотки к следующей за ней обмотке. При этом время включения и отключения каждой обмотки с нагрузкой совпадает соответственно с временем отключения и включения последующей обмотки.The pulse generator according to the second embodiment can generate both alternating current and direct current. In this case, the generated pulses can be as separate, i.e. going from each generating winding alternately to one or different external loads, and in the form of one continuous (whole) pulse transmitted to one load. To generate a smooth (continuous) electrical pulse, it is necessary to carry out a switching connection of each generating winding to an external load when the piston passes through the channel. The length of the piston should be approximately equal to the length of the two generating windings (or more), because otherwise, the power of the generated electric pulse at one winding will not coincide with the power of the generated next winding and there will be a gap in their value when the piston passes the boundary between them and the removal of the generated pulse is switched from one winding to the next winding following it. In this case, the time of switching on and off of each winding with the load coincides, respectively, with the time of switching off and on of the subsequent winding.
Съем сгенерированной ЭДС происходит, например, через разрядники, при этом напряжение поданного на внешнюю нагрузку сгенерированного импульса регулируется напряжением пробоя, которое подбирается изменением расстоянием - h между разрядниками и может дополнительно управляться внешним управляющим импульсом.The generated EMF is removed, for example, through the arresters, while the voltage of the generated pulse supplied to the external load is controlled by the breakdown voltage, which is selected by changing the distance - h between the arresters and can be additionally controlled by an external control pulse.
Коммутация импульса может также производиться импульсными тиристорами большой мощности (или тиратронами). Генератор постоянного тока в своей схеме должен дополнительно иметь хотя бы один выпрямляющий диодный мост, построенный, например, на мощных импульсных диодах или ртутных игнитронах. В результате торможения поршня генерируемая ЭДС будет падать, т.к. ε~v.Pulse switching can also be done by high power pulsed thyristors (or thyratrons). The DC generator in its circuit must additionally have at least one rectifying diode bridge, built, for example, on powerful pulse diodes or mercury ignitrons. As a result of piston braking, the generated EMF will fall, because ε ~ v.
В случае выполнения генератора переменного тока вдоль наружной поверхности корпуса генератора проходят токосъемные шины, на которые через коммутирующие блоки (разрядники, тиристоры, тиратроны) подается сгенерированная ЭДС переменного напряжения с уменьшающейся в результате торможения поршня амплитудой и частотой.If the alternator is run along the outer surface of the generator housing, collector buses pass through which switching emfs (thyristors, thyratrons) are supplied with generated alternating voltage EMF with decreasing amplitude and frequency as a result of piston braking.
На магниты в поршне действует тормозящая электромагнитная сила со стороны магнитного поля проводника, в котором течет ток под действием сгенерированной в нем ЭДС (ε=v*L*B, где v - скорость поршня с магнитами), отбор электрической энергии сопровождается торможением поршня.The braking electromagnetic force acts on the magnets in the piston from the side of the magnetic field of the conductor, in which current flows under the action of the emf generated in it (ε = v * L * B, where v is the speed of the piston with magnets), the selection of electrical energy is accompanied by the braking of the piston.
Радиальное магнитное поле в канале может создаваться также магнитами, имеющими не радиальную намагниченность (перпендикулярно продольной оси трубы), а магнитами, имеющими намагниченность вдоль продольной оси трубы. В этом случае соседние магниты разделены прокладками (замыкателями) из магнитомягкого материала (Фиг.8) для придания радиального направления магнитного потока.A radial magnetic field in a channel can also be created by magnets having not radial magnetization (perpendicular to the longitudinal axis of the pipe), but with magnets having magnetization along the longitudinal axis of the pipe. In this case, the neighboring magnets are separated by gaskets (contactors) of soft magnetic material (Fig. 8) to give the radial direction of the magnetic flux.
В описанных схемах технического решения по второму варианту в качестве магнитомягких и магитотвердых материалов могут быть взяты те же материалы, что и по первому варианту, то же относится и к геометрическим формам их исполнения для получения импульса с близкой к синусоиде формой.In the described technical solution schemes for the second embodiment, the same materials can be taken as magnetically soft and magnetically hard materials as in the first embodiment, the same applies to the geometric forms of their execution to obtain a pulse with a shape close to a sinusoid.
Для генерации квазитрехфазного импульса необходимо наличие трех генерирующих обмоток, смещенных относительно друг друга по фазе.To generate a quasi-three-phase pulse, it is necessary to have three generating windings displaced relative to each other in phase.
Энергия генерируемого импульса регулируется величиной накопленной поршнем при начальном разгоне кинетической энергии, которая зависит от массы поршня и его скорости в соответствии с формулой Екин.=mv2/2, и которая определяется, например, величиной массы пороха в пороховом заряде разгонного устройства.The energy of the generated pulse is regulated by the amount of accumulated piston during the initial acceleration of kinetic energy, which depends on the mass of the piston and its speed in accordance with the formula E kin. = mv 2/2, and which is determined, for example, size of the powder mass in the powder charge booster device.
Мощность генерируемого импульса зависит от начальной кинетической энергии поршня и электрического сопротивления внешней нагрузки.The power of the generated pulse depends on the initial kinetic energy of the piston and the electrical resistance of the external load.
Окончательное торможение поршня в обоих вариантах может осуществляться при попадании его в легко деформируемую преграду, например мешок с песком и т.п., такое торможение не приведет к повреждению поршня и он после извлечения будет использован повторно.The final braking of the piston in both versions can be carried out when it enters an easily deformable barrier, for example, a bag of sand, etc., such braking will not lead to damage to the piston and it will be reused after removal.
Целесообразно выполнять переднюю часть поршня по обоим вариантам конусообразной (или снабжать поршень конусообразной насадкой) для меньшей нагрузки на поршень при окончательном его торможении в легко деформируемой преграде (например, песке).It is advisable to perform the front part of the piston in both versions conical (or provide the piston with a conical nozzle) for less load on the piston during its final braking in an easily deformable barrier (for example, sand).
Заявляемое изобретение поясняется чертежами.The claimed invention is illustrated by drawings.
На фиг.1 изображен импульсный электрогенератор по первому варианту (продольное сечение), в котором каждый магнит намагничен перпендикулярно продольной оси трубы.Figure 1 shows a pulsed electric generator according to the first embodiment (longitudinal section), in which each magnet is magnetized perpendicular to the longitudinal axis of the pipe.
На фиг.2 изображена форма тока (постоянного пульсирующего) в электрогенераторе при однослойной обмотке.Figure 2 shows the shape of the current (constant pulsating) in the generator with a single layer winding.
На фиг.3 изображен импульсный электрогенератор по первому варианту при многослойной обмотке.Figure 3 shows a pulsed electric generator according to the first embodiment with a multilayer winding.
На фиг.4 изображена форма тока (постоянного пульсирующего) при многослойной обмотке.Figure 4 shows the shape of the current (constant pulsating) with a multilayer winding.
На фиг.5 изображен импульсный электрогенератор по первому варианту - переменного тока.Figure 5 shows a pulsed electric generator according to the first embodiment - alternating current.
На фиг.6 изображен импульсный электрогенератор по первому варианту, в котором каждый магнит намагничен вдоль продольной оси трубы.Figure 6 shows a pulsed electric generator according to the first embodiment, in which each magnet is magnetized along the longitudinal axis of the pipe.
На фиг.7 изображен импульсный электрогенератор по второму вариант, в котором каждый магнит намагничен перпендикулярно продольной оси трубы.7 shows a pulsed electric generator according to the second embodiment, in which each magnet is magnetized perpendicular to the longitudinal axis of the pipe.
На фиг.8 изображен импульсный электрогенератор по второму вариант, в котором каждый магнит намагничен вдоль продольной оси трубы.On Fig depicts a pulsed electric generator according to the second embodiment, in which each magnet is magnetized along the longitudinal axis of the pipe.
Электрогенератор по первому варианту (фиг.1, 3, 5, 6) содержит корпус электрогенератора в виде трубы 1, выполненной из прочного магнитомягкого материала; поршня 2, выполненного из магнитомягкого материала; электрической обмотки 3; магнитов 4; прокладок 5. Магниты 4 выполнены в форме колец, установленных последовательно в ряд вдоль внутренней поверхности трубы 1 соосно с ней. Магниты 4 разделены прокладками 5, имеющими также кольцевую форму. В канале 6 (во внутренней полости трубы 1) расположен поршень 2, выполненный из магнитомягкого материала. На наружной поверхности поршня 2 выполнены пазы 7, в которых размещена рабочая часть 8 обмотки 3. Витки рабочей части 8 обмотки 3 соединены нерабочей частью 9. Нерабочая часть 8 обмотки может также располагаться в пазах (на чертеже не выделены), расположенных вдоль продольной оси трубы 1. Магниты 4 могут иметь радиальную намагниченность (намагниченность перпендикулярную продольной оси трубы 1) - фиг.1, фиг.3, фиг.5. и намагниченность вдоль продольной оси трубы - фиг.6. В случае, когда магниты 4 намагничены перпендикулярно продольной оси трубы 1 прокладки 5 выполнены из немагнитного материала. В случае, когда магниты 4 намагничены вдоль продольной оси трубы 1 прокладки 5 выполнены из магнитомягкого материала. Выводы 10 обмотки 3 выполнены с возможность электрического соединения с контактными элементами 11, расположенными между наружной поверхностью поршня 2 и магнитами 4. Контактные элементы 11 электрически соединены с токопроводящими шинами 12, соединенными с нагрузкой.The electric generator according to the first embodiment (FIGS. 1, 3, 5, 6) comprises an electric generator housing in the form of a
Электрогенератор по второму варианту (фиг.7, 8) содержит корпус электрогенератора в виде трубы 1, выполненной из прочного магнитомягкого материала; поршня 2, выполненного из магнитомягкого материала; электрической обмотки 3; магнитов 4; прокладок 5. Магниты 4 выполнены в форме колец, установленных последовательно в ряд на наружной поверхности поршня 2 соосно с ним. Магниты 4 разделены прокладками 5, имеющими также кольцевую форму. В канале 6 (во внутренней полости трубы 1) расположен поршень 2, выполненный из магнитомягкого материала. На внутренней поверхности трубы 1 выполнены пазы 13, в которых размещена рабочая часть 8 обмотки 3. Витки рабочей части 8 обмотки 3 соединены нерабочей частью 9. Нерабочая часть 8 обмотки может также располагаться в пазах (на чертеже не выделены), расположенных вдоль продольной оси трубы 1. Магниты 4 могут иметь радиальную намагниченность (намагниченность перпендикулярную продольной оси трубы 1) - фиг.7 и намагниченность вдоль продольной оси трубы - фиг.8. В случае, когда магниты 4 намагничены перпендикулярно продольной оси трубы 1, прокладки 5 выполнены из немагнитного материала. В случае, когда магниты 4 намагничены вдоль продольной оси трубы 1, прокладки 5 выполнены из магнитомягкого материала. Выводы 10 обмотки 3 соединены с нагрузкой.The electric generator according to the second embodiment (Figs. 7, 8) comprises an electric generator housing in the form of a
Импульсный электрогенератор по обоим вариантам работает следующим образом. В результате силового воздействия на поршень 2 он разгоняется и начинает перемещаться по каналу 6. При движении поршня 2 происходит пересечение обмоткой 3 линий магнитного поля, создаваемого магнитами 4 в результате в обмотке 3 наводится ЭДС и начинает протекать ток. Движение поршня 2 гасится при его попадании в легкоразрушаемую преграду, например в песок.Pulse generator for both options works as follows. As a result of the force acting on the
Claims (16)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011119818/07A RU2467463C1 (en) | 2011-05-17 | 2011-05-17 | Pulse power generator (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011119818/07A RU2467463C1 (en) | 2011-05-17 | 2011-05-17 | Pulse power generator (versions) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2467463C1 true RU2467463C1 (en) | 2012-11-20 |
Family
ID=47323399
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011119818/07A RU2467463C1 (en) | 2011-05-17 | 2011-05-17 | Pulse power generator (versions) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2467463C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2743990C1 (en) * | 2020-07-30 | 2021-03-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" | Superstrong pulse magnet |
| RU2756345C2 (en) * | 2020-11-03 | 2021-09-29 | Дмитрий Игоревич Нагорнюк | Plasma-electromagnetic weapon |
| RU208387U1 (en) * | 2021-01-25 | 2021-12-16 | Владимир Дмитриевич Купцов | Energy storage device for powering sensors and indicators in contact with AC voltage buses from 6 kV and above |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3806763A (en) * | 1971-04-08 | 1974-04-23 | S Masuda | Electrified particles generating apparatus |
| RU2059329C1 (en) * | 1991-06-26 | 1996-04-27 | Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики | Ferromagnetic exploded-wire electric-pulse generator |
| SU1591711A1 (en) * | 1989-01-12 | 1999-08-20 | А.Я. Картелев | EXPLOSION MAGNETIC GENERATOR |
| RU2164052C2 (en) * | 1999-04-27 | 2001-03-10 | Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики | Electromagnetic energy pulse generating and converting device |
| RU2218655C2 (en) * | 2001-09-13 | 2003-12-10 | Российский Федеральный Ядерный Центр-Всероссийский Научно-исследовательский Институт Экспериментальной Физики | Device for receiving and converting electromagnetic energy pulse |
-
2011
- 2011-05-17 RU RU2011119818/07A patent/RU2467463C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3806763A (en) * | 1971-04-08 | 1974-04-23 | S Masuda | Electrified particles generating apparatus |
| SU1591711A1 (en) * | 1989-01-12 | 1999-08-20 | А.Я. Картелев | EXPLOSION MAGNETIC GENERATOR |
| RU2059329C1 (en) * | 1991-06-26 | 1996-04-27 | Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики | Ferromagnetic exploded-wire electric-pulse generator |
| RU2164052C2 (en) * | 1999-04-27 | 2001-03-10 | Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики | Electromagnetic energy pulse generating and converting device |
| RU2218655C2 (en) * | 2001-09-13 | 2003-12-10 | Российский Федеральный Ядерный Центр-Всероссийский Научно-исследовательский Институт Экспериментальной Физики | Device for receiving and converting electromagnetic energy pulse |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Энциклопедический словарь. - М., 2004, т.1, с.262, 263. КНОПФЕЛЬ Г. Сверхсильные импульсные магнитные поля. - М., 1972, с.256-262. САХАРОВ А.Д. Взрывомагнитные генераторы. УФН, 1966, апрель, т. 88, вып. 4, с.725-734. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2743990C1 (en) * | 2020-07-30 | 2021-03-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" | Superstrong pulse magnet |
| RU2756345C2 (en) * | 2020-11-03 | 2021-09-29 | Дмитрий Игоревич Нагорнюк | Plasma-electromagnetic weapon |
| RU208387U1 (en) * | 2021-01-25 | 2021-12-16 | Владимир Дмитриевич Купцов | Energy storage device for powering sensors and indicators in contact with AC voltage buses from 6 kV and above |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8847720B2 (en) | Electromagnetic induction device for generation of electrical power | |
| US3151259A (en) | Plasma accelerator system | |
| RU2467463C1 (en) | Pulse power generator (versions) | |
| GB2206677A (en) | Electromagnetic gun | |
| US6271614B1 (en) | Pulsed plasma drive electromagnetic motor generator | |
| US3440458A (en) | Electrohydrodynamic alternating current generator | |
| CN107453585B (en) | Method for collecting and converting alternating magnetic field energy and realizing device thereof | |
| RU2459395C1 (en) | Linear induction accelerator | |
| CN106536039B (en) | Pulsed plasma engine and method | |
| Korytchenko et al. | Electromechanical and thermophysical processes in the pulse induction accelerator of plasma formation. | |
| US5221892A (en) | Flux compression transformer | |
| WO2021173384A1 (en) | Coil regeneration device and method of use | |
| IL26774A (en) | Homopolar generators | |
| US10629367B2 (en) | Permanent magnet induction generator (PMIG) | |
| RU2586116C1 (en) | Motor with reciprocating armature | |
| US3271001A (en) | Quick acting valve | |
| RU2231937C1 (en) | Linear induction accelerator | |
| RU2773572C1 (en) | Method for generating electrical energy | |
| Stone et al. | Pulse Power System | |
| US5773787A (en) | Plasma-gun voltage generator | |
| RU2580955C2 (en) | Method of generating electrodynamic thrust | |
| RU2716815C1 (en) | Improved permanent magnet generator | |
| Mozgovoy | FRC collider | |
| RU167668U1 (en) | GENERATOR OF POWERFUL MAGNETIC FIELD PULSES | |
| Mohammadi et al. | Human motion energy harvesting by design of handheld linear pm synchronous generator |