Обертання магнітного поля постійного магніту. Магнітне поле, що обертається

Проблема винаходу вічного двигуна почала хвилювати конструкторів та механіків досить давно. Наявність такого пристрою в масштабних розмірах могла б дуже сильно змінити життя у всіх його проявах та прискорити розвиток більшості галузей науки та промисловості.

З історії винаходу магнітного двигуна

Історія першої появи магнітного двигуна починається 1969 року. Саме цього року бал винайдено та сконструйовано перший прототип цього механізму, який складався з дерев'яного корпусу та кількох магнітів.

Сила цих магнітів була настільки слабка, що її енергії вистачало лише обертання ротора. Цей магнітний двигун своїми руками створив архітектор Майкл Бреді. Більшість свого життя винахідник присвятив конструюванню двигунів. І у 90-х роках минулого сторіччя він створив абсолютно нову модель, на яку й отримав патент.

Перші кроки

Взявши за основу магнітний двигун, своїми руками та за участю помічника Бреді сконструював електрогенератор, який мав невелику потужність 6 кВт. Джерелом енергії був силовий двигун, який працював виключно на постійних магнітах.

Але в цій моделі був свій недолік - обороти та потужність двигуна залишалися незмінно постійними.

Ця складність підштовхнула вчених до створення моделі пристрою, в якому можна було змінювати силу моменту обертання і швидкість обертання ротора. Для цього знадобилося поряд із постійними магнітами додати в конструкцію магнітні котушки для посилення магнітного поля.

Так чи можливо зараз, коли наука зробила крок далеко вперед, і нас оточує велика кількістьунікальних за своєю природою речей, сконструювати двигун на постійних магнітах своїми руками? Такий двигун можна сконструювати, але ККД його буде досить низьким, а сам винахід буде виглядати швидше як демонстраційна модель, ніж серйозний агрегат.

Що знадобиться?

Для створення спрощеного прототипу магнітного двигуна знадобляться неодимові магніти, пластиковий або інший діелектричний обід, вал найменшим опоромобертання, деякі інструменти та інші дрібниці, які завжди можуть бути під рукою.

Процес складання

Починати збирати магнітний двигун своїми руками слід із міцного закріплення неодимових магнітів по всьому колу наявного обода. Магніти мають бути плоскі та мати максимальну площу. Закріпити магніти можна за допомогою клею, вони повинні бути максимально щільно один до одного, щоб створити безперервне єдине магнітне поле. Причому всі магніти мають бути звернені назовні однаковим полюсом.

Обід із міцно зафіксованими на ньому магнітами варто закріпити на горизонтальній площинінаприклад, на аркуші фанери або дошці. У центрі даної конструкції потрібно розташувати вал, що обертається, висотою трохи більше, ніж висота обода.

Від верхньої частини валу повинна відходити планка або трубка з непровідникового матеріалу, довжиною трохи більша за радіус обода, на якому також буде зафіксований магніт паралельно магнітному кільцю. Причому це магніт повинен розташовуватися таким самим полюсом до інших магнітів, що й закріплені на обід.

Таким чином, надавши невелике прискорення магніту, що розташовується на валу, можна спостерігати обертання навколо осі. При цьому обертання буде постійним, якщо навколо обода утворено безперервне магнітне поле. Таке обертання досягається шляхом взаємодії однакових за знаком магнітних полів, а саме їх відштовхування. Магнітне поле, створене навколо обода, є сильнішим і намагається виштовхнути одиночний магніт за свої межі, що викликає його обертання.

Навіть якщо використовувати сильніші магніти, потенціал цього пристрою буде дуже малим і ніякий практичної функціїнести не може. Якщо ж спробувати відтворити його у великому масштабі, то магнітне поле, що створюється, буде настільки потужним, що перебувати в зоні його дії людині буде дуже небезпечно. Крім цього, сили величезних магнітів може бути достатньо, щоб виникли нерозв'язні проблеми при їхньому транспортуванні, пов'язані з тяжінням техніки, рейок та інших металевих предметів.

У майбутнє з вічним двигуном

Можливість винаходу вічного двигуна неодноразово спростовувалась протягом багатьох десятків років багатьма фізиками, конструкторами та іншими вченими. Неможливість його створення доводилася теоретично та стимулювала виникнення різних законівта постулатів.

Надія завжди залишається, адже у світі існує величезна кількість незрозумілих явищсекрет яких може послужити новим поштовхом у розвитку науки. Адже маючи можливість сконструювати вічний двигун та раціонально його використовувати, можна забути раз і назавжди про велику кількістьпроблем, що поглинають цивілізацію у глобальних масштабах.

Можна раз і назавжди забути про проблему видобутку паливних ресурсів і, як наслідок, про екологічної проблеми, що виникає внаслідок їх використання. Створення вічного магнітного двигуна дозволить зберегти ліси, водяні ресурсиі більше ніколи не повертатися до питань, пов'язаних із енергетичною нестабільністю. Імена винахідників цього шедевра можуть піднестися на пік популярності та шанування і бути вписаними в історію на багато століть. Адже ці люди будуть гідні найвищих багатств, нагород та почестей за свої здобутки.

Як було показано раніше, однією з найважливіших переваг багатофазних систем є отримання магнітного поля, що обертається, за допомогою нерухомих котушок, на чому заснована робота двигунів змінного струму. Розгляд цього питання почнемо з аналізу магнітного поля котушки із синусоїдальним струмом.

Магнітне поле котушки із синусоїдальним струмом

При пропусканні по обмотці котушки синусоїдального струму вона створює магнітне поле, вектор індукції якого змінюється (пульсує) уздовж цієї котушки також за синусоїдальним законом Миттєва орієнтація вектора магнітної індукції в просторі залежить від намотування котушки і миттєвого напрямку струму в ній і визначається Так для випадку, показаного на рис. 1 вектор магнітної індукції спрямований по осі котушки вгору. Через півперіоду, коли при тому ж модулі струм змінить свій знак на протилежний, вектор магнітної індукції при тій же абсолютній величині змінить свою орієнтацію в просторі на 1800. З урахуванням вищезазначеного магнітне поле котушки з синусоїдальним струмом називають пульсуючим.

Кругове магнітне поле, що обертається, дво- і трифазний обмоток

Круговим магнітним полем, що обертається, називається поле, вектор магнітної індукції якого, не змінюючись по модулю, обертається в просторі з постійною кутовою частотою.

Для створення кругового обертового поля необхідно виконання двох умов:

Осі котушок мають бути зсунуті у просторі один щодо одного на певний кут (для двофазної системи – на 90 0 , для трифазної – на 120 0).

Струми, що живлять котушки, повинні бути зрушені по фазі відповідно до просторового зміщення котушок.

Розглянемо отримання кругового магнітного поля, що обертається, у разі двофазної системи Тесла (рис. 2,а).

При пропусканні через котушки гармонійних струмів кожна з них відповідно до вищесказаного створюватиме пульсуюче магнітне поле. Вектори і, що характеризують ці поля, спрямовані вздовж осей відповідних котушок, які амплітуди змінюються також за гармонійним законом. Якщо струм у котушці відстає від струму в котушці А на 90 0 (див. рис. 2, б), то .

Знайдемо проекції результуючого вектора магнітної індукції на осі x та y декартової системикоординат, пов'язаної з осями котушок:

Модуль результуючого вектора магнітної індукції відповідно до рис. 2,рівний

Отримані співвідношення (1) і (2) показують, що вектор результуючого магнітного поля незмінний по модулю і обертається в просторі з постійною кутовою частотою, описуючи коло, що відповідає круговому полю, що обертається.

Покажемо, що симетрична трифазна система котушок (див. рис. 3,а) також дозволяє отримати кругове магнітне поле, що обертається.

Кожна з котушок А, В і С при пропусканні по них гармонійних струмів створює магнітне пульсуюче поле. Векторна діаграма у просторі цих полів представлена ​​на рис. 3,б. Для проекцій результуючого вектора магнітної індукції

осі декартової системи координат, вісь y у якої поєднана з магнітною віссю фази А, можна записати

Наведені співвідношення враховують просторове розташування котушок, але вони також живляться трифазною системою струмів з тимчасовим зсувом по фазі на 1200. Тому для миттєвих значень індукцій котушок мають місце співвідношення

; ;.

Підставивши ці вирази (3) і (4), отримаємо:

Відповідно до (5) і (6) та рис. 2в для модуля вектора магнітної індукції результуючого поля трьох котушок зі струмом можна записати:

,

а сам вектор складає з віссю х кут a, для якого

,

Таким чином, і в даному випадкумає місце незмінний за модулем вектор магнітної індукції, що обертається у просторі з постійною кутовою частотою, що відповідає круговому полю.

Магнітне поле в електричній машині

З метою посилення та концентрації магнітного поля в електричній машині для нього створюється магнітний ланцюг. Електрична машина складається з двох основних частин (див. рис. 4): нерухомого статора і ротора, що обертається, виконаних відповідно у вигляді порожнистого і суцільного циліндрів.

На статорі розташовані три однакові обмотки, магнітні осіяких зсунуті по розточці магнітопроводу на 2/3 полюсного поділу, величина якого визначається виразом

,

де - радіус розточування магнітопроводу, а р - число пар полюсів (кількість еквівалентних обертових постійних магнітів, Що створюють магнітне поле, - у представленому на рис. 4 випадку р = 1).

На рис. 4 суцільними лініями(А, В та С) відзначені позитивні напрямки пульсуючих магнітних полів уздовж осей обмоток А, В і С.

Прийнявши магнітну проникність стали нескінченно великий, побудуємо криву розподілу магнітної індукції повітряному зазорі машини, створюваної обмоткою фази А, на деякий час t (рис. 5). При побудові врахуємо, що крива змінюється стрибком у місцях розташування котушкових сторін, але в ділянках, позбавлених струму, мають місце горизонтальні ділянки.

З Омінимо дану криву синусоїдою (слід зазначити, що у реальних машин за рахунок відповідного виконання фазних обмоток для результуючого поля така заміна пов'язана з дуже малими похибками). Прийнявши амплітуду цієї синусоїди для вибраного моменту часу t рівної ВА, запишемо

Просумувавши співвідношення (10) ... (12), з урахуванням того, що сума останніх членіву правих частинах тотожно дорівнює нулю, отримаємо для результуючого поля вздовж повітряного зазору машини вираз

являє собою рівняння хвилі, що біжить.

Магнітна індукція стала, якщо . Таким чином, якщо подумки вибрати в повітряному зазорі деяку точку і переміщати її вздовж розточування магнітопроводу зі швидкістю

,

то магнітна індукція для цієї точки залишатиметься незмінною. Це означає, що з часом крива розподілу магнітної індукції, не змінюючи своєї форми, переміщається вздовж кола статора. Отже, магнітне поле, що результує, обертається з постійною швидкістю. Цю швидкість прийнято визначати в оборотах за хвилину:

.

Принцип дії асинхронного та синхронного двигунів

Пристрій асинхронного двигуна відповідає зображенню на рис. 4. Магнітне поле, що обертається, створюване розташованими на статорі обмотками зі струмом, взаємодіє зі струмами ротора, приводячи його в обертання. Найбільшого поширення в даний час отримав асинхронний двигун з короткозамкненим ротором через свою простоту і надійність. У пазах ротора такої машини розміщені токонесучі мідні або алюмінієві стрижні. Кінці всіх стрижнів з обох торців ротора з'єднані мідними або алюмінієвими кільцями, які замикають стрижні накоротко. Звідси й походить така назва ротора.

У короткозамкнутій обмотці ротора під дією ЕРС, що викликається полем статора, що обертається, виникають вихрові струми. Взаємодіючи з полем, вони залучають ротор до обертання зі швидкістю , принципово меншою швидкістю обертання поля 0 . Звідси назва двигуна – асинхронна.

Величина

називається відносним ковзанням. Для двигунів нормального виконання S = 0,02 ... 0,07. Нерівність швидкостей магнітного поля і ротора стає очевидним, якщо врахувати, що при магнітне поле, що обертається, не буде перетинати струмопровідних стрижнів ротора і, отже, в них не будуть наводитися струми, що беруть участь у створенні моменту, що обертається.

Принципова відмінність синхронного двигуна від асинхронного полягає у виконанні ротора. Останній у синхронного двигуна є магніт, виконаний (при відносно невеликих потужностях) на базі постійного магніту або на основі електромагніту. Оскільки різноїменні полюси магнітів притягуються, то магнітне поле статора, що обертається, яке можна інтерпретувати як магніт, що обертається, захоплює за собою магнітний ротор, причому їх швидкості рівні. Це пояснює назву двигуна – синхронний.

На закінчення відзначимо, що на відміну від асинхронного двигуна, у якого зазвичай не перевищує 0,8 ... 0,85, у синхронного двигуна можна досягти більшого значення і зробити навіть так, що струм випереджатиме напругу по фазі. У цьому випадку, подібно до конденсаторних батарей, синхронна машина використовується для підвищення коефіцієнта потужності.

Література

Основитеорії ланцюгів: Навч. для вузів / Г.В.Зевеке, П.А.Іонкін, А.В.Нетушіл, С.В.Страхов. -5-е вид., Перераб. -М.: Вища школа, 1989. -528с.

Безсонов Л.А. Теоретичні основиелектротехніки: Електричні ланцюги. Навч. для студентів електротехнічних, енергетичних та приладобудівних спеціальностей вузів. -7-е вид., Перераб. та дод. -М.: Вищ. шк., 1978. -528с.

Теоретичніоснови електротехніки Навч. для вузів. У трьох т. під заг. ред. К.М.Поліванова. Т.1. К.М.Поліванов. Лінійні електричні ланцюги із зосередженими постійними. -М.: Енергія-1972. -240с.

Контрольні питання

Яке поле називається пульсуючим?

Яке поле називається круговим, що обертається?

Які умови необхідні для створення кругового магнітного поля, що обертається?

Який принцип дії асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором?

Який принцип дії синхронного двигуна?

На які синхронні швидкості випускаються нашій країні двигуни змінного струму загальнопромислового виконання?

Використання: як привод обертання. У магнітному пристрої, що обертається, на роторі, закріпленому на обертовому валу, розташовано кілька постійних магнітів у напрямку обертання таким чином, що однакові магнітні полюси звернені назовні. Так само розташовані на роторі балансири для врівноваження цього ротора. Кожен із постійних магнітів розміщений з нахилом по відношенню до лінії радіального напрямку ротора. На зовнішній периферії ротора електромагніт розташований назустріч ротору, і переривчасто збуджується згідно з обертанням ротора. У заявленому магнітному пристрої, що обертається, з постійних магнітів можна ефективно отримувати енергію обертання. Це стає можливим завдяки зменшенню, наскільки це можливо, струму, що подається до електромагнітів так, що тільки потрібна кількість електроенергії подається на електромагніти. У цьому полягає технічний результат. 2 с. та 3 з.п. ф-ли, 6 іл.

Винахід відноситься до магнітного обертового пристрою і, зокрема, до магнітного пристрою, що обертається, яке використовує багаторазово пульсуючі сили, що виникають між постійним магнітом і електромагнітом. У звичайних електричних моторах якір як ротор складається з витків дроту, а електричне поле як статор складається з постійного магніту. У таких звичайних електромоторах, проте, струм слід подавати до обмотки якоря, який обертається. Коли подають струм, то генерується тепло, що викликає той недолік, що насправді виходить не так багато рушійної сили. Це, у свою чергу, призводить до того, що не можна отримати достатньо. ефективні силимагнітного поля від постійного магніту Крім того, у звичайному електродвигуні, оскільки конструкція якоря така, що він складається з обмоток, момент інерції не може бути дуже високим, так що достатній момент, що крутить, не виходить. Для того щоб подолати зазначені вище недоліки такого звичайного електромотора, було запропоновано в японській заявці N 61868-1993 (патент-аналог США N 4751486) магнітний пристрій, що обертає, в якому розташовано вздовж двох роторів відповідно кілька постійних магнітів з заздалегідь заданим кутомі в якому електромагніт розташований на одному з роторів. У сконструйованому, як правило, звичайному електромоторі існує межа, до якої можна підвищувати ефективність перетворення енергії. На додаток до цього, не можна отримати досить високий крутний момент електродвигуна. З наведених вище причин в даний час різні удосконалення були проведені на існуючих електромоторах без успіху. Сконструйований таким чином електродвигун забезпечує задовільні характеристики. У магнітному пристрої, що обертається, розкритому в японській заявці N 61868-1993 (патент США N 4751486), обертається пара роторів. Отже, необхідно, щоб кожен із роторів мав високу точність і на додаток до цього повинні бути виконані вимірювання для легшого управління обертанням. Найбільш близьким до пропозиції за технічною сутністю і максимальною кількістю подібних ознак є обертовий пристрій, що містить обертовий вал, ротор, який закріплений на валу, що обертається, постійні магніти, розташовані на роторі, і засоби для врівноваження обертання, які виконані з немагнітного матеріалу у вигляді немагнітного При цьому постійні магніти виконані плоскими і розташовані таким чином, що кілька магнітних полюсіводного типу полярності розташовані по зовнішній периферійній поверхні в напрямку обертання і кілька магнітних полюсів іншого типу полярності розташовані на внутрішній периферійній поверхні, причому кожна пара відповідних магнітних полюсів однієї і іншої полярності розташовані похило по відношенню до радіальної лінії, електромагнітні засоби розташовані назустріч поля, яке звернене до магнітного поля ротора, детекторні засоби для визначення положення ротора, що обертає, щоб забезпечити збудження електромагнітних засобів (див. заявку WO 94/01924, H 01 N 11/00, 1994). З точки зору описаних вище проблем, мета цього винаходу полягає в тому, щоб створити магнітний обертовий пристрій, в якому енергію обертання можна ефективно отримати від постійного магніту при мінімальній кількості витрат електроенергії та в якому регулювання обертання можна проводити відносно просто. Згідно з одним аспектом винаходу пропонується магнітний обертовий пристрій, що містить закріплений на валу, що обертається, ротор з розташованими на ньому постійними магнітами, при цьому постійні магніти розташовані таким чином, що їх магнітні полюси однієї полярності розташовані вздовж зовнішньої периферійної поверхні в напрямку обертання, а їх магніт полярності розташовані вздовж внутрішньої периферійної поверхні, причому кожна пара відповідних магнітних полюсів та іншої полярності розташована похило по відношенню до радіальної лінії; детекторні засоби для переривчастого збудження електромагнітного засобу, що взаємодіє з ротором, електромагнітний засіб розташований лицьовою поверхнею в напрямку ротора проходить лицьову поверхню електромагнітного засобу містить балансири для врівноваження його обертання. Постійні магніти можуть бути виконані у вигляді пласких магнітів. Балансири для врівноваження обертання ротора виготовлені з немагнітного матеріалу. Згідно ще одного аспекту цього винаходу пропонується магнітний обертовий пристрій, що містить закріплений на валу, що обертається, перший ротор з розташованими на ньому постійними магнітами, при цьому постійні магніти першого ротора розташовані таким чином, що кілька магнітних полюсів однієї полярності розташовані вздовж його зовнішньої периферійної поверхні в напрямку обертання , а кілька магнітних полюсів іншої полярності розташовані вздовж його внутрішньої периферійної поверхні, причому кожна пара відповідних магнітних полюсів однієї і іншої полярності розташована похило по відношенню до радіальної лінії детекторного засобу для збудження першого електромагнітного засобу, що взаємодіє з ротором, причому другий ротор, який з першим ротором і закріплений на валу, що обертається, має кілька розташованих на ньому постійних магнітів, при цьому постійні магніти другого ротора розташовані однією магнітною полярністю вздовж зовнішньої перифе рійної поверхні в напрямку обертання, а інший магнітною полярністю вздовж внутрішньої периферійної поверхні, причому кожна пара відповідних магнітних полюсів з однієї та іншої полярності розташована похило щодо радіальної лінії, другий електромагнітний засіб з'єднаний магнітним зв'язком з першим електромагнітним засобом так, що при намагнічуванні до роторів, протилежні по полярності один одному і створюють магнітне поле, ідентичне по полярності відповідним постійним роторів магнітам так, що вони відштовхуються один від одного, причому електромагнітні засоби збуджуються, коли початкова точка, розташована між випереджаючим і наступним постійними магнітами ротора, порівнюється з центральною точкою першого та другого електромагнітного засобу, і знеструмлюються, коли проходить останній магніт, причому обидва ротори мають кілька балансиров для врівноваження. Опис креслень:

Фіг. 1 - просторовий вигляд, схематично зображує обертовий пристрій згідно з цим винаходу;

Фіг. 2 - вид збоку магнітного пристрою, що обертається, зображеного на фіг. 1;

Фіг. 3 - вигляд у плані на ротор магнітного пристрою, що обертається, зображеного на фіг. 1 та 2;

Фіг. 4 - електрична схемаланцюга в магнітному обертовому пристрої, показаному на фіг. 1;

Фіг. 5 - вид зверху, що показує розподіл магнітного поля, утвореного між ротором і електромагнітом (електромагнітним засобом) в магнітному пристрої, що обертається, представленому на фіг. 1 та 2;

Фіг. 6 - пояснювальна схема, що зображує крутний момент, який викликає обертання ротора в магнітному пристрої, що обертається по фіг. 1 і 2. Магнітне поле, що розвивається електромагнітними засобами, та магнітне поле від постійних магнітів взаємно відштовхуються один від одного. Крім цього магнітне поле від постійних магнітів згладжується магнітними полями від інших розташованих по сусідству постійних магнітів та електромагнітних засобів. Отже, між ними створюється момент, що крутить, достатній для обертання ротора. Оскільки ротор має високу інерційну силу, коли ротор починає обертатися, його швидкість зростає під дією інерційної сили і сили, що повертає. Магнітний пристрій, що обертається, співвіднесений з одним прикладом здійснення цього винаходу, буде далі описано з посиланнями на наступні креслення. Фіг. 1 і 2 являють собою схематичне зображення магнітного пристрою, що обертається, співвіднесеного з одним прикладом здійснення цього винаходу. По всьому опису термін "магнітний обертовий пристрій" включає в себе електричний двигун, і відповідно до його основного призначення отримання обертальної сили від магнітних силпостійних магнітів він відноситься до пристроїв, що обертаються, що використовують сили магнітного поля. Як показано на фіг. 1, в магнітному обертовому пристрої, що відноситься до одного прикладу здійснення цього винаходу, вал 4, що обертається, закріплений з можливістю обертання на рамі 2 з підшипниками 5. На валу 4 закріплені перший магнітний ротор 6 і другий магнітний ротор 8, обидва вони створюють обертальні сили; і маса, що обертається 10, яка має кілька змонтованих на ній стрижнеподібних магнітів 9 для отримання обертальних сил в якості енергії. Вони закріплені таким чином, щоб мати можливість обертатися з валом, що обертається 4. У першого і другого магнітних роторів 6 і 8 розташовані, як це буде докладно описано нижче з посиланнями на фіг. 1 і 2 перший електромагніт 12 і другий електромагніт 14 відповідно, які збуджуються одночасно з обертанням першого і другого магнітних роторів 6 і 8, обидва вони звернені один до одного і кожен розташований з магнітним зазором. Перший і другий електромагніти 12 та 14 змонтовані відповідно на кронштейні 16, вони утворюють лінію магнітної індукції. Як показано на фіг. 3, кожен з першого і другого магнітних роторів 6 і 8 має декілька розташованих на їх дископодібній поверхні плоских магнітів 22A - 22H для розвитку магнітного поля і створення обертальних сил і кілька балансуючих 20A - 20H, виготовлених з немагнетиків, для врівноваження магнітних роторів 6 і 8 Згідно з прикладом здійснення перший і другий магнітні ротори 6 і 8, кожен мають розташовані по дископодібній поверхні 24 з рівними проміжками вісім плоских магнітів 22A - 22H на половині зовнішньої периферійної поверхні і вісім балансиров 20A - 20H вздовж іншої половини зовнішньої пери. Як показано на фіг. 3 кожен з плоских магнітів 22A - 22H розташований таким чином, що поздовжня вісь 1 становить кут D щодо радіальної осьової лінії 11 дископодібної поверхні 24. У цьому прикладі здійснення для кута D встановлені кути 30 і 56 o . Підходящий кут, однак, може бути встановлений в залежності від радіусу дископодібної поверхні 24 і кількості плоских магнітів 22A - 22H, яке слід розташувати на дископодібній поверхні 24. Як зображено на фіг. 2, з погляду ефективного використаннямагнітного поля переважно, щоб плоскі магніти 22A - 22H на першому магнітному роторі 6 розташовувалися таким чином, щоб їх N-полюси виступали назовні, у той час як плоскі магніти 22A - 22H на другому магнітному роторі 8 розташовані таким чином, що їх S-полюса виступають назовні. Зовні від першого та другого магнітних роторів 6 та 8 розташовані перший та другий електромагніти 12 та 14, звернені назустріч першому та другому роторами 6 та 8 відповідно з магнітним зазором. Коли перший і другий електромагніти 12 і 14 збуджуються, вони створюють магнітне поле, ідентичне полярності відповідним їм плоским магнітам 22A - 22H, так що вони відштовхуються один від одного. Іншими словами, як показано на фіг. 2, оскільки плоскі магніти 22A - 22H на першому магнітному роторі 6 мають свої N-полюси, звернені назовні, перший електромагніт 12 збуджується таким чином, що сторона, звернена до першого магнітного ротора 6, створює N-полярність. Подібним чином, оскільки плоскі магніти 22A - 22H на другому магнітному роторі 8 мають свої S-полюси, звернені назовні, другий електромагніт 14 збуджується таким чином, що сторона, звернена до плоских магнітів 22A - 22H, створює S-полярність. Перший і другий електромагніти 12 і 14, які з'єднані магнітним чином за допомогою кронштейна 16, намагнічуються таким чином, що сторони, звернені до їх відповідних роторів 6 і 8, протилежні по полярності відносно один одного. Це означає, що магнітні поля електромагнітів 12 та 14 можуть бути ефективно використані. Чутливий елемент, такий як мікровимикач 30, передбачений на одному з роторів, першому магнітному роторі 6 або другому магнітному роторі 8, для визначення положення обертання магнітних роторів 6 і 8. Це означає, як показано на фіг. 3, що при напрямку обертання плоских магнітів 22A - 22H перший та другий магнітні ротори 6 і 8 відповідно збуджуються, коли проходить випереджаючий плоский магніт 22A. Іншими словами, при напрямку 32 обертання електромагніт 12 або 14 збуджується, коли початкова точка S 0 розташована між випереджаючим плоским магнітом 22A і наступним плоским магнітом 22B, зрівняється з центральною точкою R 0 або електромагніту 12, або електромагніту 14. напрямку 32 обертання плоских магнітів 22A - 22H перший і другий магнітні ротори 6 і 8 знеструмлюються, коли проходить останній плоский магніт 22A. У цьому прикладі здійснення кінцева точка E 0 встановлена ​​симетрично від початкової точки S 0 на обертової дископодібної поверхні 24. Коли кінцева точка E 0 зрівняється з центральною точкою R 0 електромагніту 12 або електромагніту 14, то електромагніт 12 або 14 відповідно знеструмлюється. Як буде показано нижче, при центральній точці R 0 електромагніту 12 або 14, встановленого довільно між початковою точкою S 0 і кінцевою точкою E 0 магнітні ротори 6 і 8 починають обертатися, якщо електромагніти 12 і 14 та їх плоскі магніти 22A - 22H до друга. Коли використовується мікровимикач, такий як чутливий елемент 30, для визначення положення обертання, то допускається, щоб точка контакту мікровимикача прослизала по поверхні дископодібної поверхні обертається 24. Передбачається такий крок для початкової S 0 і кінцевої точки E 0 , що контакт мікровимикача замикається між початковою точкою S 0 і кінцевою точкою E 0 . Зона вздовж периферії між ними виступає за інші периферійні зони дископодібної поверхні, що обертається 24. Очевидно, що може бути використаний фотодатчик або подібні йому елементи замість мікровимикача на зразок чутливого елемента 30 для визначення положення обертання. Як показано на фіг. 4, обмотки електромагнітів 12 і 14 приєднані до джерела 42 енергії на прямому струмічерез рухомий контакт реле 40, який підключений до серії з обмотками. Послідовний ланцюг, що включає реле 40 (соленоїд) і чутливий елемент 30, або мікровимикач, підключений до джерела енергії 42 на прямому струмі. Крім того, з точки зору перетворення енергії, джерела 42 енергії на постійному струмі підключений перемикач 44, такий як сонячний елемент. Переважно, щоб джерело енергії 42 на постійному струмі мав можливість постійно заряджатися, використовуючи сонячну енергіюабо тому подібне. У магнітному пристрої, що обертається, показаному на фіг. 1 та 2, розподіл магнітного поля, представлений на фіг. 5, утворено між плоскими магнітами 22A - 22H, розташованими на кожному з магнітних роторів 6 та 8, та електромагнітами 12 та 14, які звернені до них відповідно. Коли електромагніт 12 або 14 збуджується, магнітне поле плоского магніту на плоских магнітах 22A - 22H поблизу електромагніту 12 або 14 спотворюється у поздовжньому напрямку відповідно до напрямку обертання. Внаслідок цього між ними виникає пульсуюча сила. Як це очевидно з деформації магнітного силового поля, пульсуюча сила має велику складову в поздовжньому або перпендикулярному напрямку і створює крутний момент, як показано за стрілкою 32. Подібним чином магнітне поле плоского магніту на плоских магнітах 22A - 22H, які потім входять в магнітне поле електромагніту 12 або 14, деформується переміщається до протилежного полюса попереднього плоского магніту в плоских магнітах 22A - 22H, тобто магнітне поле спотворюється в більшою міроюі завдяки цьому згладжується. Це означає, що пульсуюча сила, що виникає між плоскими магнітами в плоских магнітах 22A - 22H, які вже увійшли в магнітне поле електромагнітів 12 або 14 більше, ніж пульсуюча сила, створювана між наступними вхідними плоскими магнітами в плоских магнітах 22A - 22 14. Відповідно обертальна сила, показана стрілкою 32, діє на обертову дископодібну поверхню 24. Обертається дископодібна поверхня 24, якою вже була повідомлена сила, продовжує обертатися завдяки інерційним силам, навіть тоді, коли вона вже знеструмлена після того, як кінцева точка E 0 пройшла торкання з центральною точкою R 0 електромагніту 12 або 14. Чим більша інерційна сила, тим плавніше обертання. на початковому етапіобертання кутовий момент, Як зображено на фіг. 6, повідомляється обертової дископодібної поверхні 24. Це означає, що на початку обертання, як показано на фіг. 6, коли полюс М плоского магніту злегка зміщений в напрямку обертання від полюса M" електромагніту, пульсуюча сила вступає в дію між обома полюсами M і M" плоского магніту у сторони, що обертається, і електромагнітом у нерухомої сторони відповідно. Отже, виходячи із співвідношення, зображеного на фіг. 6, кутовий момент, що крутить T виникає на підставі формули T = Fa cos(-), де "a" є величина постійна. Цей кутовий момент запускає обертання дископодібної поверхні, що обертається 24. Після того як обертова дископодібна поверхня 24 початку обертання, швидкість її обертання поступово зростає внаслідок інерційного моменту, що дозволяє створювати велику обертальну і рушійну силу. Після того як створено стійке обертання дископодібної поверхні, що обертається 24, то можна розвивати необхідну електрорушійну силув котушці електромагніту (не показано) шляхом винесення її назовні поблизу маси, що обертається 10, яка призначена обертатися разом з обертової дископодібної поверхнею 24. Ця електромагнітна енергіяможе бути використана за іншим призначенням. Цей принцип обертання заснований на принципі обертання магнітного пристрою, що обертається, вже розкритого в японській патентній заявці 61868 (1993) (патент-аналог США N 4751486 H 01 F 7/14) винахідником. Це означає, що навіть якщо електромагніт, передбачений на одному з роторів магнітного пристрою, що обертається в такій патентній заявці, закріплений, то він обертається відповідно до принципу обертання, розкритим тут. Кількість плоских магнітів 22A - 22H не обмежується "8", як показано на фіг. 1 і 3. Може бути використана будь-яка кількість магнітів. В описаному вище прикладі здійснення, хоча плоскі магніти 22A - 22H розташовані вздовж однієї половини периферійної зони дископодібної поверхні 24, а балансири 20A - 20H розташовані вздовж іншої половини периферійної зони, плоскі магніти також можуть бути розташовані вздовж інших зон дископодібної поверхні 24. балансири на додаток до магнітів були передбачені вздовж частини периферійної зони дископодібної поверхні. Противаги, які не треба збирати в один блок, можуть бути виконані у вигляді одного листа пластини, що проходить по зовнішній периферійної зонидископодібної поверхні. На додаток до цього в описаному прикладі здійснення, в той час як конструкція виконана такою, що дозволяє збуджувати електромагніти протягом заданого проміжку часу за кожен оберт дископодібної поверхні, що обертається, можна сконструювати електричний ланцюгтаким чином, щоб при збільшеному числі оборотів дозволити збудження електромагнітів за кожен оборот дископодібної поверхні, що обертається, починаючи з другого її обороту вперед. Далі в наведеному вище прикладі здійснення для постійних магнітів були використані плоскі магніти, але можуть бути використані й інші типи постійних магнітів. Насправді, будь-який тип магніту може бути використаний в якості постійного магніту настільки, наскільки можна розташувати кілька магнітних полюсів одного типу вздовж зовнішньої поверхні внутрішньої периферії і кілька магнітних полюсів іншого типу розташувати вздовж внутрішньої периферійної поверхні дископодібної поверхні так, щоб пара відповідних магнітних полюсів однієї і інший полярності була розставлена ​​з нахилом по відношенню до радіальної лінії II, як показано на фіг. 3. Хоча в наведеному прикладі здійснення плоскі магніти 22A - 22H змонтовані на магнітних роторах 6 і 8, вони можуть бути електромагнітами. В цьому випадку електромагніти 12 і 14 можуть бути альтернативними електромагнітами або постійними магнітами. Згідно магнітного пристрою, що обертається, по справжньому винаходу можна ефективно отримати енергію обертання від постійних магнітів. Це стає можливим завдяки зменшенню, по можливості, струму, що подається до електромагнітів, настільки, що лише потрібна кількість електроенергії витрачається на електромагніти. Слід мати на увазі, що для фахівця в даній техніки стають очевидними багато змін і поправок винаходу, і воно призначене включити такі очевидні модифікації та заміни обсяг формули винаходу, представленої тут.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Під ВМП (Манітне Поле, Що обертається) мається на увазі те поле, градієнт магнітного збудженняякого, не змінюючись по модулю, циркулює зі стабільною кутовою швидкістю.

Наочний приклад

Практична дія магнітних полів допоможе продемонструвати установку, зібрану в домашніх умовах. Це диск, що обертається з алюмінію, закріплений на нерухомому імпості.

Якщо піднести до нього магніт, то можна переконатися, що він не захоплюється магнітом, тобто не намагнічується. Але, якщо розмістити в безпосередній близькості магніт, що обертається, то це викличе неминуче обертання алюмінієвого диска. Чому?

Відповідь може здатися простою - обертання магніту викликають вихрові. повітряні потоки, що розкручують диск. Але все насправді інакше! Тому, для доказу між диском і магнітом встановлюється органічне або звичайне скло. І, тим щонайменше, диск обертається, захоплюючись обертанням магніту!

Причина в тому, що при зміні магнітного поля (а магніт, що обертається, саме його і створює) з'являється ЕРС (електрична рушійна сила) збудження (індукції), яке сприяє виникненню електрострумів в алюмінієвому диску, виявлені вперше фізиком А. Фуко (найчастіше їх так і називають «струми Фуко»). Токи, що з'явилися в диску, своїм впливом створюють своє, окреме магнітне поле. А взаємодія двох полів викликає їх протидію і спин алюмінієвого диска.

Принцип роботи електродвигуна

Проведений експеримент породжує питання – можна без обертання магніту, але з використанням природи змінного струмустворити ВМП? Відповідь – так, можна! На цьому фізичному законіпобудовано цілу галузь електротехнічного обладнання, у тому числі електродвигуни.

Для цього можна взяти чотири котушки і розташувати їх попарно, під 900 один до одного. Потім подавати змінний струм, позмінно на одну, а потім на іншу пару котушок, але вже через конденсатор. У цьому випадку на другій парі котушок напруга зрушить щодо струму на π/2. Так утворюється двофазний струм.

Якщо на одній парі котушок нульова напруга – магнітне поле відсутнє. На другій парі, в цей час напруга пікова та МП (магнітне поле) максимально. Поперемінне підключення та відключення котушок буде створювати ВМП зі зміною напрямку та постійною величиною. По суті було створено електродвигун, тип якого називається однофазним конденсаторним.

Як утворюються трифазні струми?

Вони протікають по чотирижильних дротах. Один грає роль нульового, а за трьом іншим подається синусоїдальний струм із фазовим зрушенням на 120º. Їли за тим же принципом розмістити три обмотки на одній осі під кутом 120º і подати на них струм з трьох фаз, то результатом буде виникнення трьох магнітних полів, що обертаються, або принцип трифазного електродвигуна.

Практичне застосування

Подання електричного струмуза трьома фазами, найбільш широко поширена в промисловості, як ефективний спосібтрансляції енергії. Двигуни і генераторні установки, що рухаються трифазним струмом, більш надійні в експлуатації, ніж однофазні. Їхня простота у використанні, обумовлена ​​відсутністю необхідності строгого регулювання постійної частоти обертання, а також досягнення більшої потужності.

Тим не менш, двигуни такого типу можна використовувати не у всіх випадках, тому що їх оберти залежать від частоти обертання магнітного поля, що становить 50Гц. При цьому відставання швидкості обертів двигуна має бути менше від обертання магнітного поля вдвічі, так як в іншому випадку не з'явиться ефект магнітного збудження. Коригування швидкості обертання ротора електричного двигуна, можливе лише за постійного струму, з допомогою реостата.

З цієї причини трамваї і тролейбуси оснащені двигунами постійного струму, з можливістю керування частотою обертання. Цей принцип управління використовується на електропоїздах, де напруга змінного струму, в силу переміщення тисячотонних вантажів, відповідає 28000V. Перетворення змінного струму на постійний, відбувається за рахунок випрямлячів, які і займають велику частинуелектровози.

Все ж таки коефіцієнт корисної діїв асинхронних двигунах змінного електричного струму сягає 98%. Варто також відзначити, що ротор такого двигуна змінного струму складається з немагнітного матеріалу з переважною алюмінієвою складовою. Причина в тому, що струми найкраще викликають ефект індукції магнітного поля, саме в алюмінії. Мабуть, єдиним обмеженням використання трифазного двигуна, є нерегульована величина кількості оборотів. Але з цим завданням справляються додаткові механізми, такі як варіатори або коробки передач. Щоправда, це веде до подорожчання агрегату, як і у випадку з використанням випрямляча та реостату для двигуна постійного струму.

Ось таким чином цікава фізика, що обертається магнітне поле зокрема, допомагає людству створювати двигуни, і не тільки для більш комфортного нашого існування.

Було показано, що його спроба створити практично «вічний двигун» вдалася тому, що автор інтуїтивно розумів, а може, чудово знав, але ретельно приховував істину, як правильно треба створити магніт. потрібної формиі як правильно треба зіставити магнітні поля магнітів ротора та статора, щоб взаємодія між ними призвела до практично вічного обертання ротора. Для цього йому довелося вигнути роторні магніти так, що цей магніт у розрізі став схожим на бумеранг, слабко вигнуту підкову або банан.

Завдяки такій формі магнітні силові лінії роторного магніту виявилися замкнутими вже не у вигляді тора, а у вигляді «бублика», хай і сплюснутого. І розміщення такого магнітного «бубліка» так, щоб його площина була при максимальному наближенні ротора магніту до магнітів статора приблизно або переважно паралельна силовим лініям, що виходять від магнітів статора, дозволило отримати за рахунок ефекту Магнуса для ефірних потоків силу, яка забезпечила безперервне обертання арматури навколо статора.

Звичайно було б краще, якби магнітний «бублик» роторного магніту був би зовсім паралельним силовим лініям, що виходять з полюсів магнітів статора, і тоді ефект Мебіуса для магнітних потоків, які є потоки ефіру, проявився б з великим ефектом. Але для того часу (більше 30 років тому) навіть таке інженерне рішення було величезним досягненням, що, незважаючи на заборону видавати патенти на «вічні двигуни», Говарду Джонсону через кілька років очікування патент отримати вдалося, оскільки, мабуть, йому вдалося переконати патентознавців реально діючим зразком свого магнітного мотората магнітної доріжки. Але навіть після 30 років хтось із можновладців завзято не бажає прийняти рішення про масове застосування подібних двигунів у промисловості, у побуті, на військових об'єктах і т.д.

Переконавшись, що мотор Говарда Джонсона використовує той принцип, який зрозумілий мною, виходячи з теорії Ефіра, я спробував проаналізувати з цих же позицій ще один патент, який належить російському винахіднику Олексієнку Василю Юхимовичу. Патент був виданий ще у 1997 році, але пошук по Інтернету показав, що наша влада та промисловці фактично ігнорують винахід. Мабуть у Росії ще багато нафти та грошей, тому чиновники вважають за краще м'яко спати і солодко їсти, благо у них зарплата це дозволяє. А в цей час на нашу країну насувається економічна, політична, екологічна та ідеологічна криза, які можуть перерости в продовольчу та енергетичну кризу, а за небажаного для нас розвитку породити демографічну катастрофу. Але, як любили говорити деякі царські військовоначальники – не біда, баби нових народжують…

Надаю можливість самим читачам познайомитись із патентом Алексєєнко В.Є. Він запропонував дві конструкції магнітних двигунів. Їх недоліком є ​​те, що їх роторні магніти мають досить складну форму. Але патентознавці замість того, щоб допомогти автору патенту спростити конструкцію, обмежилися формальною видачею патенту. Мені невідомо, як Олексієнко В.Є. обійшла заборона на «вічні двигуни», але і на тому спасибі. А ось те, що цей винахід фактично виявився нікому не потрібним, це вже дуже погано. Але це, на жаль, сувора правдабуття нашого народу, яким керують недостатньо компетентні чи надто корисливі істоти. Поки смажений півень не клюне.

ВИНАХОД

Патент Російської Федерації RU2131636

БЕСТОПЛИВНИЙ МАГНІТНИЙ ДВИГУН