Содержание:
Современные инженеры регулярно проводят эксперименты по созданию устройств с нетрадиционной и нестандартной конструкцией, таких как, например, аппарат вращения на неодимовых магнитах. Среди этих механизмов следует отметить и соленоидный двигатель, преобразующий энергию электрического тока в механическую энергию. Соленоидные двигатели могут состоять из одной или нескольких катушек – соленоидов. В первом случае задействована всего лишь одна катушка, при включении и выключении которой происходит механическое движение кривошипно-шатунного механизма. Во втором варианте используется несколько катушек, включающихся поочередно с помощью вентилей, когда подача тока от источника питания осуществляется в один из полупериодов синусоидального напряжения. Возвратно-поступательные движения сердечников приводят в движение колесо или коленчатый вал. Соленоидный двигатель принцип работыВ соответствии с основной классификацией, соленоидные двигатели бывают резонансными и нерезонансными. В свою очередь, существует однокатушечная и многокатушечная конструкции нерезонансных двигателей. Известны также параметрические двигатели, в которых сердечник втягивается в соленоид, но занимает нужное положение при достижении магнитного равновесия после нескольких колебаний. При совпадении частоты сети с собственными колебаниями сердечника может произойти резонанс.
Соленоидные двигатели отличаются компактностью и простотой конструкции. Среди недостатков следует отметить низкий коэффициент полезного действия этих устройств и высокую скорость движения. До настоящего времени эти недостатки не удалось преодолеть, поэтому данные механизмы не нашли широкого применения на практике. Рабочая катушка однокатушечных устройств включается и выключается с помощью механического выключателя, за счет действия тела сердечника или полупроводниковым вентилем. В обоих вариантах обратный ход обеспечивается пружиной, обладающей упругостью. В двигателях с несколькими катушками рабочие органы включаются только вентилями, когда к каждой катушке по очереди подводится ток в промежутке одного из полупериодов синусоидального напряжения. Сердечники катушек начинают поочередно втягиваться, в результате, это приводит к совершению возвратно-поступательных движений. Эти движения через приводы передаются на различные двигатели, выполняющие функцию исполнительных механизмов. Устройство соленоидного двигателяСуществуют различные типы механических и электрических устройств, работа которых основывается на преобразовании одного вида энергии в другой. Их основные типы широко используются во всех машинах и механизмах, применяемых на производстве и в быту. Существуют и нетрадиционные аппараты, работа над которыми осуществляется пока на уровне экспериментов. К ним можно отнести и соленоидные двигатели, работающие на основе магнитного действия тока. Его основным преимуществом считается простота конструкции и доступность материалов для изготовления.
Основным элементом данного устройства является катушка, по которой пропускается электрический ток. Это приводит к образованию магнитного поля, втягивающего внутрь плунжер, выполненный в виде стального сердечника. Далее, с помощью кривошипно-шатунного механизма, поступательные движения сердечника преобразуются во вращательное движение вала. Можно использовать любое количество катушек, однако, наиболее оптимальным считается вариант с двумя элементами. Все эти факторы нужно обязательно учитывать при решении вопроса как сделать соленоидный двигатель своими руками из подручных материалов. Нередко рассматривается вариант с тремя катушками, отличающийся более сложной конструкцией. Тем не менее, он обладает более высокой мощностью и работает значительно равномернее, не требуя маховика для плавности хода.
Работа данного устройства осуществляется следующим образом.
Соленоидный двигатель своими рукамиЛучшим материалом для катушек считается текстолит или древесина твердых пород. Для намотки используется провод ПЭЛ-1 диаметром 0,2-0,3 мм. Наматывание выполняется в количестве 8-10 тыс. витков, обеспечивая сопротивление каждой катушки в пределах 200-400 Ом. После намотки каждых 500 витков делаются тонкие бумажные прокладки и так до окончательного заполнения каркаса.
Для изготовления плунжера применяется мягкая сталь. Шатуны могут быть изготовлены из велосипедных спиц. Верхнюю головку нужно делать в виде небольшого кольцеобразного ушка с необходимым внутренним диаметром. Нижняя головка оборудуется специальным захватом для крепления на шейке коленчатого вала. Он изготавливается из двух жестяных полосок и представляет собой вилку, которая надевается на шейку кривошипа. Окончательное крепление вилки осуществляется медной проволокой, продеваемой через отверстия. Шатунная вилка надевается на втулку, выполненную из медной, бронзовой или латунной трубки. Коленчатый вал делается из металлического стержня. Его кривошипы располагаются под углом 120 градусов относительно друг друга. На одной стороне коленчатого вала закрепляется распределитель тока, а на другой – маховик в виде шкива с канавкой под приводной ремень.
Для изготовления распределителя тока можно использовать латунное кольцо или отрезок трубки подходящего диаметра. Получается одно целое кольцо и три полукольца, расположенные по отношению друг к другу со сдвигом на 120 градусов. Щетки делаются из пружинных пластинок или слегка расклепанной стальной проволоки. Крепление втулки распределителя тока производится на текстолитовый валик, надеваемый на один из концов коленчатого вала. Все крепления осуществляются с помощью клея БФ и шпонок, изготавливаемых из тонкой проволоки или иголок. Установка распределителя выполняется таким образом, чтобы включение первой катушки происходило при нахождении плунжера в самом нижнем положении. Если провода, идущие от катушек на щетки, поменять местами, то вращение вала будет происходить в обратном направлении.
Установка катушек производится в вертикальном положении. Они закрепляются разными способами, например, деревянными планками, в которых предусмотрены углубления под корпуса катушек. По краям крепятся боковины из фанеры или листового металла, в которых предусмотрены места под установку подшипников под коленчатый вал или латунных втулок. При наличии металлических боковин, крепление втулок или подшипников производится методом пайки. Подшипники рекомендуется устанавливать и в средней части коленчатого вала. С этой целью предусматриваются специальные жестяные или деревянные стойки. Во избежание сдвига коленчатого вала в ту или иную сторону на его концы рекомендуется припаять кольца из медной проволоки, на расстоянии примерно 0,5 мм от подшипников. Сам двигатель должен быть защищен жестяным или фанерным кожухом. Расчеты двигателя выполняются исходя из переменного электрического тока, напряжением 220 вольт. В случае необходимости устройство может функционировать и при постоянном токе. Если же сетевое напряжение составляет всего 127 вольт, количество витков катушки следует снизить на 4-5 тысяч витков, а сечение провода уменьшить до 0,4 мм. При условии правильной сборки, мощность соленоидного двигателя составит в среднем 30-50 Вт. Как сделать соленоидный двигатель в домашних условиях |
electric-220.ru
На состоявшейся 16 января 2001 года пресс‑конференции в Доме журналиста группа российских конструкторов заявила, что у них есть чертежи и готовые модели уникального электромагнитного двигателя, которому не нужно топливо, поскольку движущую силу он черпает из взаимодействия с магнитным полем Земли. Если станцию «Мир» переведут не на низкую, как задумано, а на более высокую орбиту, то за появляющийся в результате этого маневра полугодовой запас времени конструкторы смогут «за сотню миллионов рублей сделать столько двигателей, сколько нужно для вечного удержания станции на орбите».
Околоземные аппараты, которые летают на самом деле не в открытом космосе, а в верхних слоях атмосферы, из‑за сопротивления разреженного воздуха теряют свою скорость и падают на Землю. Чтобы поддерживать их орбиту, нужно постоянно доставлять туда топливо. Для станции «Мир» это означает запуск раз в два месяца транспортного корабля. Проводить такое количество запусков страна давно уже не в состоянии. С другой стороны, Россия связана государственными обязательствами по совместному с США строительству Международной космической станции.
Благодаря электромагнитному двигателю появилась реальная техническая возможность не топить орбитальную космическую станцию «Мир». Реальная скорость деградации материалов «Мира» оказалась значительно меньше расчетной. Специалисты из РКК «Энергия» смело могли продлить ресурс станции еще на 3‑4 года. Можно было заменить и электронику. Однако все эти доводы упирались в главное – в стране нет денег на регулярные «грузовики» с топливом.
Однако еще летом 2000 года в РКК «Энергия» был подан проект электромагнитного двигателя от конструктора Алексея Ланюка. Согласно его расчетам, движок способен создать силу тяги, которая компенсировала бы торможение станции из‑за сопротивления атмосферы. Вскоре на рассмотрение пришел аналогичный проект от конструктора из НИИ электромеханики Рудольфа Бихмана и тоже затерялся где‑то в столах чиновников от космонавтики.
Ланюк и Бихман предлагали двигатель, который создает тягу за счет преобразования электротока, получаемого с солнечных батарей космического корабля, в направленное магнитное поле. Такого двигателя еще не было ни в космосе, ни на земле, ни у нас, ни у американцев.
Для ведущего научного сотрудника НИИ электромеханики Рудольфа Бихмана управление космическими аппаратами является его основной специальностью. Ведь НИИ электромеханики – участник программы создания метеорологических спутников серии «Метеор».
Как пишет в газете «Коммерсант» Иван Шварц: «Схема работы двигателя станет понятна каждому, кто способен вспомнить школьный курс физики. Вокруг Земли существует постоянное магнитное поле. В полном соответствии с теорией на изолированный разомкнутый проводник с током в магнитном поле действует сила (сила Ампера, направление которой определяется правилом левой руки). Но изолированных разомкнутых проводников в природе не существует. Существуют только замкнутые проводники (контуры), на половинки которых действуют взаимно уравновешивающие силы. Поэтому считается, что замкнутый проводник в магнитном поле не может создать линейной силы (тяги). Однако ситуация может измениться, если внести в эту схему некоторые важные изменения. Во всяком случае, так считает изобретатель Бихман.
Основная идея изобретения состоит в следующем: чтобы создать нужную тягу, необходимо изолировать одну половинку замкнутого проводника (контура) от магнитного поля. В этом случае на одну часть проводника (неизолированную от магнитного поля Земли) будет действовать сила Ампера, а в изолированной от магнитного поля половине никакой силы не возникнет. Таким образом, одна из двух сил останется неуравновешенной – она‑то и создаст тягу. Для создания тяги на спутнике достаточно разместить замкнутый проводник, одна половинка которого будет изолирована от магнитного поля Земли. Пропуская через проводник электрический ток, можно создать такую же силу (тягу), какую создают обычные ракетные двигатели. Только если время работы обычного ракетного двигателя ограничено запасом топлива, то новый электрический двигатель может работать сколь угодно долго, была бы только электроэнергия и внешнее магнитное поле. Запас электроэнергии можно всегда пополнить от солнечных батарей, ну а уж бесплатного магнитного поля Земли на наш век хватит.
Тяга у такого двигателя небольшая, но в космосе большего и не требуется. Для изменения орбиты спутника достаточно очень маленькой тяги, лишь бы двигатель мог ее создавать в течение длительного времени – порядка часов и суток».
Еще в 1999 году Рудольфу Бихману удалось официально зарегистрировать свое изобретение. Революционная идея нового космического двигателя не вызвала большого энтузиазма у коллег. Напротив, вызвала большие сомнения, поскольку в учебниках написано, что замкнутый контур в магнитном поле силу создать не может. А раз так, то о каком двигателе можно говорить. Кроме того, смущает простота: моток проволоки, половина которого упрятана в непрозрачную для магнитного поля трубку. Почему, если все так просто, его не изобрели гораздо раньше, говорят скептики.
Недоверие коллег, однако, совсем не смущает Бихмана. «Когда я первым сделал систему ориентации для спутников «Метеор» с использованием замкнутых контуров с током, – говорит он, – то все специалисты тоже говорили – ничего не выйдет. А сейчас это серийные двигатели, и они летают в космосе уже тридцать лет».
Для убеждения неверующих Рудольф Бихман соорудил демонстрационную установку. Эксперимент доказал его правоту. «Действующую модель двигателя экспериментаторы подвесили на проволоке как маятник и замеряли амплитуду колебаний, – пишет Шварц. – Если амплитуда увеличивается, значит, двигатель создал тягу вдоль вектора скорости. Если же амплитуда колебаний уменьшается, значит, двигатель создает тягу против скорости. Эксперимент показал наличие тяги, которая к тому же изменялась при изменении направления тока. О чем и был составлен протокол.
В этом опыте двигатель с потребляемой мощностью 90 ватт и массой 10 килограммов создавал силу около 5 граммов. Для сравнения: существующие отечественные электроракетные двигатели с тягой 15 граммов имеют массу 40 килограммов, потребляют мощность 450 ватт и, главное, расходуют невосполнимый запас рабочего тела в темпе 70 миллиграммов в секунду. Время непрерывной работы такого традиционного двигателя – всего несколько месяцев».
Коллеги Бихмана, присутствовавшие при опыте, старший научный сотрудник Алла Куриленко и ведущий научный сотрудник Павел Олейник подтвердили, что «принимали участие в испытаниях макетного образца двигателя, и с удивлением констатировали наличие развиваемой двигателем линейной силы за счет взаимодействия с магнитным полем Земли».
Тем не менее осторожное отношение начальства к изобретению Рудольфа Бихмана не изменилось. Его можно понять – не каждый день делаются «изобретения века», да еще совершенно индивидуально и в инициативном порядке. Скорее всего так и будет, пока работоспособность двигателя не подтвердится многократно и он не пройдет испытания уже в реальном полете.
«Мир» все же утопили. Но, в конце концов, предложенный двигатель может оказаться суперполезным для других космических аппаратов.
studfiles.net
Изобретение относится к области электротехники и энергетики, в частности к электромагнитным двигателям. Электромагнитный двигатель содержит ротор, выполненный в виде вала, установленного с возможностью вращения, по крайней мере, двух дисков, установленных на валу, с расположенными по их периферии постоянными магнитами, статор, содержащий электромагниты, установленные с возможностью взаимодействия с постоянными магнитами, причем постоянные магниты выполнены в форме цилиндров, плоскости торцов которых расположены в радиальной плоскости каждого из дисков, при этом постоянные магниты первого и второго дисков обращены друг к другу разноименными полюсами, а статор содержит электромагниты в виде соленоидов без магнитопроводов, установленные между дисками ротора, два пусковых электромагнита, имеющие несвязанные магнитопроводы и установленные напротив постоянного магнита, любого из дисков ротора, выключатель бесконтактный индукционный, установленный на статоре напротив любого из постоянных магнитов дисков ротора с возможностью взаимодействия с каждым из постоянных магнитов, размещенных на одном из вращающихся дисков ротора, в момент прохождения постоянным магнитом зоны чувствительности сенсорной части выключателя бесконтактного индукционного. Технический результат - повышение мощности двигателя. 8 ил.
Изобретение относится к области энергетики, в частности к электромагнитным двигателям.
Известен магнитодинамический двигатель с бесконтактной коммутацией, содержащий источник постоянного тока, статор с равномерно расположенными по его окружности соленоидами, ротор с постоянными магнитами, распределительный коллектор, оптический датчик, закрепленный на статоре, светоотражающие полосы на роторе, взаимодействующие с оптическим датчиком, при этом соленоиды соединены с источником постоянного тока параллельно, постоянные магниты соединены между собой одноименными полюсами, а распределительный коллектор выполнен в виде электронных ключей, включенных в цепь питания соленоидов и управляемых через микропроцессор сигналами с оптического датчика (1) (полезная модель RU №89301, кл. H02K 29/03, опубл. 2009 г.).
Недостатками известного устройства является то, что для запуска двигателя требуется мощный источник тока, соединенные между собой одноименными полюсами постоянные магниты ротора в процессе работы двигателя под нагрузкой теряют свои магнитные свойства, что может привести к остановке двигателя, сборка такого двигателя большой мощности вызовет затруднения в связи с тем, что необходимо соединять одноименными полюсами сильные магниты, которые будут при этом отталкиваться.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому электромагнитному двигателю является электромагнитный двигатель, содержащий ротор, выполненный в виде вала, установленного с возможностью вращения двух дисков, установленных на валу с расположенными на них по периферии дисков постоянными магнитами и балансирами, статор, содержащий электромагниты, установленные с внешней стороны дисков с возможностью взаимодействия с постоянными магнитами, соединенные между собой магнитопроводом микровыключатель и маховик, при этом постоянные магниты выполнены в виде прямоугольников и расположены на поверхности дисков таким образом, что одноименные их полюсы направлены вдоль наружной поверхности дисков, а противоположные - к центру дисков, причем постоянные магниты расположены на поверхности дисков таким образом, что продольные их оси расположены под углом к радиусам дисков (патент US №5594289, кл. H02K 16/00, опубл. 1997 г.).
Недостатком известного электромагнитного двигателя является низкая мощность двигателя из-за того, что магниты ротора размещены под углом к осям катушек электромагнитов статора, образующаяся при этом область взаимодействия постоянных магнитов ротора и электромагнитов статора характеризуется тем, что в ней плотность силовых линий постоянных магнитов меньше, чем на их полюсных торцах, следовательно, будет меньше отталкивающая сила, возникающая при взаимодействии постоянных магнитов ротора и возбужденных электромагнитов статора; кроме того, для любого из взаимодействующих постоянных магнитов ротора вектор сил отталкивания направлен не по касательной к окружности диска, а по хорде, что снижает крутящий момент двигателя.
Задачей настоящего изобретения является повышение мощности двигателя.
Сущность настоящего изобретения заключается в том, что в известном электромагнитном двигателе, содержащем ротор, выполненный в виде вала, установленного с возможностью вращения, и, по крайней мере, двух дисков, установленных на валу, с расположенными по их периферии постоянными магнитами и статор, содержащий электромагниты, установленные с возможностью взаимодействия с постоянными магнитами, согласно изобретению постоянные магниты выполнены в форме цилиндров, плоскости торцов которых расположены в радиальной плоскости каждого из дисков, при этом постоянные магниты первого и второго дисков обращены друг к другу разноименными полюсами, а статор содержит электромагниты в виде соленоидов без магнитопроводов, установленные между дисками ротора, два пусковых электромагнита, имеющие несвязанные магнитопроводы и установленные напротив постоянного магнита, любого из дисков ротора, выключатель бесконтактный индукционный, установленный на статоре напротив любого из постоянных магнитов дисков ротора с возможностью взаимодействия с каждым из постоянных магнитов, размещенных на одном из вращающихся дисков ротора, в момент прохождения постоянным магнитом зоны чувствительности сенсорной части выключателя бесконтактного индукционного.
На фиг.1 изображен заявляемый электромагнитный двигатель в разрезе А-А.
На фиг.2 представлен диск ротора в разрезе Б-Б.
На фиг.3 представлен статор в разрезе В-В.
На фиг.4 представлены пусковые электромагниты в разрезе Г-Г,
На фиг.5 представлена схема управления заявляемым электромагнитным двигателем.
На фиг.6 представлен фрагмент схемы электродвигателя с обозначением полюсов на магнитах и соленоидах.
На фиг.7 представлена схема сил отталкивания на первом диске ротора.
На фиг.8 представлена схема сил отталкивания на втором диске ротора.
Заявляемый электромагнитный двигатель содержит ротор, состоящий из вала 1, установленного с возможностью вращения на опорных подшипниках 2, 3, размещенных в вертикальных опорных плитах 4, 5 соответственно, опорные плиты, стянутые шпильками 6, первый диск 7 с закрепленными на нем постоянными магнитами 8, второй диск 9 с закрепленными на нем постоянными магнитами 10, причем постоянные магниты 8 и 10 выполнены цилиндрическими и расположены по периферии дисков 7 и 9 ротора соответственно по окружности постоянного радиуса практически, равного радиусу дисков 7 и 9 ротора, при этом плоскости торцов постоянных магнитов 8 и 10, на которых находятся полюсы, расположены в радиальной плоскости каждого из дисков 7 и 9, постоянные магниты 8 первого диска 7 обращены в область между дисками 7 и 9 полюсами одной полярности, а постоянные магниты 10 второго диска 9 обращены в вышеуказанную область полюсами противоположной полярности, диски 7 и 9 ротора изготовлены из немагнитного материала, например стеклотекстолита, и с помощью втулок 11, 12 жестко соединены с валом 1. Между дисками 7 и 9 ротора размещен статор 13, содержащий соленоиды 14 без магнитопроводов, установленные напротив постоянных магнитов 8 и 10, соответственно дисков 7 и 9 ротора, причем каждый из соленоидов 14 одним торцом обращен к полюсам постоянных магнитов 8 первого диска 7 ротора, а другим - противоположным - к полюсам постоянных магнитов 10 второго диска 9 ротора, тем самым для создания вращательного движения будут задействованы оба полюса каждого соленоида 14, что обеспечит существенное повышение мощности двигателя, кроме того, взаимодействие между постоянными магнитами 8 и 10 дисков 7 и 9 ротора и соленоидами 14 статора 13 будет происходить практически в области максимальной плотности силовых линий магнитного поля каждого из взаимодействующих постоянных магнитов 8 и 10, а для создания крутящего момента используется максимально возможное значение радиуса периферии дисков 7 и 9 ротора, являющееся плечом для вектора сил отталкивания, действие которого направлено практически по касательной к окружности периферии дисков 7 и 9.
Напротив одного из постоянных магнитов 10 второго диска 9 ротора установлены и закреплены два пусковых электромагнита 15, 16, магнитопроводы которых не связаны между собой. Магнитопроводы изготовлены из материала, обеспечивающего взаимодействие их с постоянными магнитами. Между торцами постоянных магнитов 10 второго диска 9 ротора и торцами электромагнитов 15, 16 предусмотрен зазор, не препятствующий вращению ротора. Пусковые электромагниты 15 и 16 обращены к постоянным магнитам 10 второго диска 9 ротора одноименными полюсами, обеспечивая тем самым возникновение сил отталкивания между ними, при подаче электрического питания на любой из электромагнитов 15 или 16. У периферии второго диска 9 ротора, в непосредственной близости к линии окружности диска, на которой размещены постоянные магниты 10, неподвижно установлен выключатель бесконтактный индукционный 17, включение которого происходит в результате взаимодействия с каждым из постоянных магнитов 10, размещенных на вращающемся вместе с валом диске 9 ротора, в момент прохождения постоянным магнитом 10 зоны чуствительности сенсорной части выключателя 17. В нерабочем состоянии двигателя любой из постоянных магнитов 10 второго диска 9 ротора, свободно вращающегося вместе с валом 1, имеет возможность устанавливаться между пусковыми электромагнитами 15, 16 вследствие взаимодействия постоянного магнита 10 второго диска 9 ротора с магнитопроводами пусковых электромагнитов 15, 16.
Заявляемый электромагнитный двигатель работает следующим образом.
При включении тумблера 18 напряжение подается от независимого источника электрического питания 19 (аккумулятора) на схему управления двигателем, состоящую из схемы управления 20 пусковыми электромагнитами 15, 16, выключателя бесконтактного индукционного 17 и схемы управления 21 соленоидами 14 статора двигателя 13, состоящей из пяти каналов, в соответствии с числом соленоидов 14. Выбрав направление вращения двигателя и нажав соответствующую кнопку 22 или 23, подают напряжение электрического питания на электромагнит 15 или 16. В результате взаимодействия, например, пускового электромагнита 16 с постоянным магнитом 10 второго диска 9 ротор получит начальное вращение в выбранном направлении. В течение времени поворота ротора постоянные магниты 8, 10 соответственно дисков 7, 9 ротора, совершая вращательное движение вокруг оси вала 1, устанавливаются напротив соленоидов 14 статора 13 таким образом, что магнитные нейтрали постоянных магнитов 10 и оси соленоидов 14 оказываются смещенными относительно друг друга. В этот момент один из постоянных магнитов 10 второго диска 9 ротора, поворачиваясь вокруг оси вала 1, попадает в зону чувствительности выключателя 17, взаимодействие магнитного поля постоянного магнита 10 второго диска 9 ротора с чувствительным элементом выключателя 17 приводит к тому, что на выходе последнего формируется сигнал, обеспечивающий включение схемы управления 21 соленоидами 14 статора 13, коммутирующей источник питания одновременно со всеми соленоидами 14 статора 13, что приводит к одновременному возникновению магнитного поля на каждом из соленоидов 14 статора 13. Возникшие магнитные поля соленоидов 14 будут взаимодействовать с магнитными полями постоянных магнитов 8 и 10. Вследствие взаимодействия магнитных полей постоянных магнитов 8 и 10 соответственно дисков 7 и 9 ротора с магнитными полями соленоидов 14 статора 13 ротор приобретает основное вращательное движение. Соленоиды 14 статора 13 будут получать электрическое питание до тех пор, пока постоянный магнит 10 второго диска 9, находящийся во взаимодействии с выключателем 17, вращаясь вместе с диском 9, не выйдет из зоны чувствительности выключателя 17. После чего уровень сигнала на выходе выключателя 17 становится равным нулю, схема управления 21 соленоидами 14 статора 13 выключается, соленоиды 14 обесточиваются, что приводит к исчезновению их магнитных полей и прекращению взаимодействия с постоянными магнитами 8 и 10 дисков 7 и 9 ротора. С этого момента ротор совершает вращательное движение по инерции. Вместе с ним поворачиваются вокруг оси вала постоянные магниты 8 и 10. Так как постоянные магниты 8 и 10 распределены на периферии дисков 7 и 9 равномерно и следуют один за другим, то при вращении ротора следующий очередной постоянный магнит 10 второго диска 9 ротора войдет в зону чувствительности выключателя 17. Одновременно с этим, относительно соленоидов 14, следующие очередные постоянные магниты 8 и 10 дисков 7 и 9 ротора, после поворота вокруг оси вала двигателя, устанавливаются напротив соленоидов 14 статора 13 таким образом, что магнитные нейтрали постоянных магнитов 8 и 10 и оси соленоидов 14 оказываются смещенными относительно друг друга, на выходе выключателя 17 опять появляется сигнал, обеспечивающий включение схемы управления 21 соленоидами 14 статора 13. Взаимодействие магнитных полей соленоидов 14 с магнитными полями постоянных магнитов 8 и 10 дисков 7 и 9 ротора соответственно опять приводит к возникновению сил отталкивания между полюсами соленоидов 14 статора 13 и полюсами постоянных магнитов 8 и 10 дисков 7 и 9 ротора соответственно, что обеспечивает вращательное движение последнего.
Ротор двигателя приобретает устойчивое вращение, а процесс преобразования потенциальной энергии постоянных магнитов 8 и 10 в механическую энергию становится непрерывным.
Для перевода двигателя из рабочего режима в режим остановки необходимо выключить тумблер 18, при этом прекращается подача электрического питания на схему управления 20 пусковыми электромагнитами 15, 16, выключатель 17 и схему управления 21 соленоидами 14 статора 13, взаимодействие между постоянными магнитами 8 и 10 дисков 7 и 9 ротора соответственно и соленоидами 14 статора 13 прекращается, на ротор перестают действовать силы и двигатель останавливается. В момент полной остановки двигателя один из постоянных магнитов 10 второго диска 9 ротора, вследствие взаимодействия с магнитопроводами пусковых электромагнитов 15, 16, устанавливается между пусковыми электромагнитами 15 и 16, обеспечивая готовность двигателя для следующего запуска.
Источники информации
1. Полезная модель RU №89301, кл. H02K 29/03, опубл. 2009 г.
2. Патент US №5594289, кл. H02K 16/00, опубл. 1997 г. - прототип.
Электромагнитный двигатель, содержащий ротор, выполненный в виде вала, установленного с возможностью вращения и, по крайней мере, двух дисков, установленных на валу, с расположенными по их периферии постоянными магнитами и статор, содержащий электромагниты, установленные с возможностью взаимодействия с постоянными магнитами, отличающийся тем, что постоянные магниты выполнены в форме цилиндров, плоскости торцов которых расположены в радиальной плоскости каждого из дисков, при этом постоянные магниты первого и второго дисков обращены друг к другу разноименными полюсами, а статор содержит электромагниты в виде соленоидов без магнитопроводов, установленные между дисками ротора, два пусковых электромагнита, имеющие не связанные магнитопроводы, и установленные напротив постоянного магнита, любого из дисков ротора, выключатель бесконтактный индукционный, установленный на статоре напротив любого из постоянных магнитов дисков ротора с возможностью взаимодействия с каждым из постоянных магнитов, размещенных на одном из вращающихся дисков ротора, в момент прохождения постоянным магнитом зоны чувствительности сенсорной части выключателя бесконтактного индукционного.
www.findpatent.ru
Изобретение относится к области электротехники, касается конструктивного выполнения электродвигателей постоянного тока и может быть использовано в качестве мотор-колес на транспорте или в иных областях техники. Технический результат, достигаемый при использованнии предлагаемого изобретения, состоит в повышении эксплуатационно-технических характеристик электромагнитного двигателя при сохранении относительной простоты его конструкции и надежности. Указанный технический результат достигается тем, что в электромагнитном двигателе, содержащем источник питания, распределительный коллектор, а также закрепленные на одной оси статор с постоянными магнитами и ротор с расположенными по его окружности соленоидами, соединенными с распределительным коллектором, согласно настоящему изобретению статор содержит два магнитопровода в форме кольца с постоянными магнитами, которые установлены с чередующейся полярностью, причем постоянные магниты верхнего кольца расположены напротив постоянных магнитов нижнего кольца и направлены друг на друга одноименными полюсами, между верхним и нижним кольцами статора на одной с ним оси установлен ротор в форме кольца из немагнитного материала, на котором смонтированы четное число постоянных магнитов с направленными друг на друга одноименными полюсами и катушки соленоида, а между постоянными магнитами расположены магнитные наконечники. 5 з.п. ф-лы, 2 ил. 
Изобретение касается конструкции электродвигателей постоянного тока и может быть использована в качестве мотор-колес на транспорте или иных областях
техники.
Известен встроенный электродвигатель (WO 93/08999, 13.05.93), содержащий две основные части: неподвижный статор, закрепленный на оси и имеющий магнитопровод с постоянными магнитами, размещенными равномерно, и подвижный ротор, несущий обод и содержащий, по крайней мере, две группы электромагнитов, а также распределительный коллектор, закрепленный на статоре и имеющий токопроводящие пластины, соединенные с источником постоянного тока. На роторе закреплены токосъемники, имеющие электрический контакт с пластинами распределительного коллектора.
Однако описанный электродвигатель и его разновидности имеют ряд недостатков, главный из которых заключается в необходимости больших пусковых и переходных токов при начале движения и ускорении транспортного средства. Это приводит к быстрому износу и порче аккумуляторов и ухудшению теплового режима. Также названные электродвигатели имеют низкий крутящий момент, что существенно ограничивает область их практического использования.
Известны аналогичные электродвигатели по патентам на изобретения № 2248657 от 2003 г., № 2285997 от 2005 г. и № 2303536 от 2006 г. Указанные электродвигатели содержат статор, на котором размещены с одинаковым шагом постоянные магниты. Статор расположен внутри ротора и разделен с ним воздушным промежутком. На роторе закреплено четное число электромагнитов, которые расположены попарно напротив друг друга. Каждый электромагнит содержит две катушки с последовательно встречным направлением обмоток. Распределительный коллектор закреплен на корпусе статора и состоит из токопроводящих пластин, которые расположены по окружности, разделены диэлектрическими промежутками и соединены с чередованием полярности с источником постоянного тока. С пластинами коллектора контактируют токосъемники, при этом каждый из них подключен к одноименному выводу обмоток соответствующих электромагнитов. Обмотки катушек смежных электромагнитов соединены последовательно, а выводы обмоток противоположных электромагнитов, не подключенные к токосъемникам, соединены между собой. Алгоритм работы указанных двигателей, а также их эксплуатационно-технические характеристики не обеспечивают эффективной и надежной работы.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому электромагнитному двигателю можно считать двигатель по патенту РФ на изобретение № 2303536. В этом двигателе, как в обычном классическом электромагнитном двигателе, использованы классические сердечники из магнитомягких материалов, которые в процессе работы требуют дополнительного времени и энергии для перемагничивания, что приводит к ограничению количества оборотов и снижает производительность и надежность работы.
Задача предлагаемого изобретения - повышение эксплуатационно-технических характеристик электромагнитного двигателя.
Для решения поставленной задачи предложена новая схема электродвигателя, в котором изменены конструкции отдельных узлов и связи между узлами. Электромагнитный двигатель содержит источник питания, распределительный коллектор и закрепленные на одной оси статор с постоянными магнитами и ротор с расположенными по его окружности соленоидами, соединенными с распределительным коллектором. В предлагаемом двигателе существенно изменена конструкция статора. Статор содержит два магнитопровода форме кольца с постоянными магнитами, которые установлены с чередующейся полярностью, причем постоянные магниты верхнего кольца расположены напротив постоянных магнитов нижнего кольца и направлены друг на друга одноименными полюсами, между верхним и нижним кольцами статора на одной с ним оси установлен ротор в форме кольца из немагнитного материала, на котором смонтированы четное число постоянных магнитов с направленными друг на друга одноименными полюсами и катушки соленоида, а между магнитами расположены магнитные наконечники.
Постоянные магниты статора и ротора выполнены в форме усеченного сектора причем магниты статора с выступами по внешнему и внутреннему краю.
Длина по дуге постоянных магнитов статора и ротора равна. Количество постоянных магнитов на кольцах статора и ротора четное, количество катушек соленоида ротора нечетное.
Токонесущие щетки распределительного коллектора расположены по лучам, проходящим по центрам постоянных магнитов статора.
Длина катушки соленоида ротора равна длине постоянного магнита. В предлагаемом схемном решении отсутствуют классическая схема электромагнита с сердечником из магнитомягкого материала, потребляющая энергию на намагничивание и перемагничивание. Благодаря этому повышаеся производительность двигателя.
Сущность изобретения поясняется рисунками, где показаны:
фиг.1 - взрыв-схема колец статора и ротора, фиг.2 - вид двигателя сбоку.
На оси 1 двигателя соосно закреплены статор и ротор (фиг.1, 2). Двигатель представляет собой магнитную муфту и состоит из трех круговых колец - верхнего 2, нижнего 3 и расположенного между ними центрального 4. На верхнем 2 и нижнем 3 кольцевых магнитопроводах статора установлено по четному количеству постоянных магнитов 5 и 6, в данном случае, по два магнита (магниты 5 верхнего кольца смонтированы со стороны центрального кольца 4 и на фиг.1 показаны штриховой линией). Постоянные магниты 6 нижнего кольца 3 расположены напротив постоянных магнитов 5 верхнего кольца 2 и направлены друг на друга одноименными полюсами. Постоянные магниты 5 и 6 имеют форму усеченных секторов с выступами по внутреннему и наружному краю. При большем количестве постоянных магнитов на кольцах 2 и 3 они должны быть расположены по окружности колец равномерно с одинаковыми промежутками и чередующейся полярностью.
Ротором является центральное круговое кольцо 4, которое выполнено из немагнитного материала. На кольце установлены постоянные магниты 7 и 8 (две штуки) в форме усеченных секторов, которые направлены друг на друга одноименными полюсами. Между магнитами 7 и 8 размещены полюсные наконечники 9. Длины по дуге всех магнитов и полюсных наконечников равны.
На роторе 4 смонтировано нечеткое количество обмоток соленоидов 10, в данном случае три соленоида. Каждый из указанных соленоидов 10 имеет вытянутую вдоль окружности ротора форму так, что кольцо 4 ротора размещено внутри обмоток соленоидов 10.
Кольцо 4 ротора центрируется между боковыми кольцами 2 и 3 статора с помощью опорных роликов 11.
На корпусе двигателя по лучам, проходящим по центрам постоянных магнитов 5 и 6, установлены две пары токонесущих щеток 12. Каждая пара щеток соединена с источником постоянного тока (фиг.1). Направление тока в парах чередуется.
На корпусе ротора 14 размещен распределительный коллектор 13, имеющий пары токосъемных пластин, разделенных диэлектрическими промежутками.
Каждая пара пластин соединена с началом и концом обмотки соленоида 10 (не показано), напротив которой она расположена. Количество пластин соответствует количеству соленоидов. Длина каждой пластины по дуге равна дуговой длине обмотки соленоида.
Принцип действия предлагаемого электродвигателя основан на взаимодействии проводника с током, помещенного в магнитное поле. Между находящимися друг напротив друга одноименными полюсами постоянных магнитов 5 и 6 верхнего 2 и нижнего 3 кольцевого магнитопровода, и расположенными между ними полюсными наконечниками 9, установленными между одноименными полюсами постоянных магнитов 7 и 8 центрального кольца 4, образующими противоположные полюса, возникает направленный магнитный поток. Векторы магнитных полей, проходящие по воздушным зазорам между указанными магнитными полюсами образуют радиальное магнитное поле, которое фиксирует кольцо ротора 4 от поворачивания.
Если в обмотку соленоида 10, находящегося в зоне действия магнитного поля, подать ток, то возникнут электромагнитные силы, стремящиеся вытолкнуть проводники обмоток из магнитного поля. Симметрично сходящиеся на одних полюсах и расходящиеся на противоположных полюсах векторы магнитных полей выталкивают проводники с током обмоток соленоидов 10 (в зависимости от направления тока в обмотках) в одном направлении, возникает результирующая сила, проталкивающая соленоид сквозь магнитное поле.
После выхода одной из обмоток соленоида 10 из зоны эффективного действия результирующей силы подача тока в эту обмотку прекращается. Ротор продолжает вращение за счет работы других катушек.
Далее при вхождении катушки 10 в зону действия последующих полюсов противоположного направления ток в обмотку подается в противоположном направлении, и возникающая результирующая сила задает момент движения.
Направление тока в обмотках задается токонесущими контактами (щетками 12).
Таким образом, в предлагаемом двигателе отсутствует классическая схема электромагнита с сердечником из магнитомягкого материала, потребляющая энергию на намагничивание и перемагничивание, для которых также затрачивается дополнительное время. Это позволяет сделать двигатель более экономичным и с большей производительностью.
В данной схеме электродвигателя достигнуто уменьшение скачков напряжения (электропотребление) при разгоне электродвигателя и улучшены его динамические характеристики. Электродвигатель работает без изменения направления поля, уменьшена длина пути, которую ротор проходит по инерции, что позволило снизить его энергоемкость. Предлагаемая схема позволила при тех же энергетических затратах увеличить число оборотов двигателя и расширить тем область его применения. Настоящее предложение позволило улучшить эксплутационно-технических характеристик электродвигателя при сохранении относительной простоты конструкции и надежности.
1. Электромагнитный двигатель, содержащий источник питания, распределительный коллектор и закрепленные на одной оси статор с постоянными магнитами и ротор с расположенными по его окружности соленоидами, соединенными с распределительным коллектором, отличающийся тем, что статор содержит два магнитопровода в форме кольца с постоянными магнитами, которые установлены с чередующейся полярностью, причем постоянные магниты верхнего кольца расположены напротив постоянных магнитов нижнего кольца и направлены друг на друга одноименными полюсами, между верхним и нижним кольцами статора установлен ротор в форме кольца из немагнитного материала, на котором смонтированы четное число постоянных магнитов с направленными друг на друга одноименными полюсами и катушки соленоида, а между магнитами расположены магнитные наконечники.
2. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что постоянные магниты статора и ротора выполнены в форме усеченного сектора, причем магниты статора имеют выступы по внешнему и внутреннему краю.
3. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что длина по дуге постоянных магнитов статора и ротора равна.
4. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что количество постоянных магнитов на кольцах статора и ротора четное, количество катушек соленоида ротора нечетное.
5. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что токонесущие щетки распределительного коллектора расположены по лучам, проходящим по центрам постоянных магнитов статора.
6. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что длина катушки соленоида ротора равна длине постоянного магнита.
www.freepatent.ru
Чудеса техники
На состоявшейся 16 января 2001 года пресс-конференции в Доме журналиста группа
Российских конструкторов заявила, что у них есть чертежи и готовые модели
Уникального электромагнитного двигателя, которому не нужно топливо, поскольку
Движущую силу он черпает из взаимодействия с магнитным полем Земли. Если станцию
"Мир" переведут не на низкую, как задумано, а на более высокую орбиту, то за
Появляющийся в результате этого маневра полугодовой запас времени конструкторы
Смогут "за сотню Миллионов рублей сделать столько двигателей, сколько нужно для
Вечного Удержания станции на орбите".
Околоземные аппараты, которые летают на самом деле не в открытом космосе, а в
Верхних слоях атмосферы, из-за сопротивления разреженного воздуха теряют свою
Скорость и падают на Землю. Чтобы поддерживать их
Орбиту, нужно постоянно доставлять туда топливо. Для станции "Мир" это означает
Запуск раз в два месяца транспортного корабля. Проводить такое количество
Запусков страна давно уже не в состоянии. С другой стороны, Россия связана
Государственными обязательствами по совместному с США строительству
Международной космической станции.
Благодаря электромагнитному двигателю появилась реальная техническая возможность
Не топить орбитальную космическую станцию "Мир". Реальная скорость деградации
Материалов "Мира" оказалась значительно меньше расчетной. Специалисты из РКК
"Энергия" смело могли продлить ресурс станции еще на 3-4 года Можно было
Заменить и электронику. Однако все эти доводы упирались в главное - в стране нет
Денег на регулярные "грузовики" с топливом.
Однако еще летом 2000 года в РКК "Энергия" был подан проект электромагнитного
Двигателя от конструктора Алексея Ланюка. Согласно его расчетам, движок способен
Создать силу тяги, которая компенсировала бы торможение станции из-за
Сопротивления атмосферы. Вскоре на рассмотрение пришел аналогичный проект от
Конструктора из НИИ электромеханики Рудольфа Бихмана и тоже затерялся где-то в
Столах чиновников от космонавтики.
Ланюк и Бихман предлагали двигатель, который создает тягу за счет преобразования
Электротока, получаемого с солнечных батарей космического корабля, в
Направленное магнитное поле. Такого двигателя еще не было ни в космосе, ни на
Земле, ни у нас, ни у американцев.
Для ведущего научного сотрудника НИИ электромеханики Рудольфа Бихмана управление
Космическими аппаратами является его основной специальностью. Ведь НИИ
Электромеханики - участник программы создания метеорологических спутников серии
"Метеор".
Как пишет в газете "Коммерсант" Иван Шварц: "Схема работы двигателя станет
Понятна каждому, кто способен вспомнить школьный курс физики. Вокруг Земли
Существует постоянное магнитное поле. В полном соответствии с теорией на
Изолированный разомкнутый проводник с током в магнитном поле действует сила
(сила Ампера, направление которой определяется правилом левой руки) Но
Изолированных разомкнутых проводников в природе не существует. Существуют только
Замкнутые проводники (контуры), на половинки которых действуют взаимно
Уравновешивающие силы. Поэтому считается, что замкнутый проводник в магнитном
Поле не может создать линейной силы (тяги). Однако ситуация может измениться,
Если внести в эту схему некоторые важные изменения Во всяком случае, так считает
Изобретатель Бихман.
Основная идея изобретения состоит в следующем' чтобы создать нужную тягу,
Необходимо изолировать одну половинку замкнутого проводника (контура) от
Магнитного поля. В этом случае на одну часть проводника (неизолированную от
Магнитного поля Земли) будет действовать сила Ампера, а в изолированной от
Магнитного поля половине никакой силы не возникнет. Таким образом, одна из двух
Сил останется неуравновешенной - она-то и создаст тягу. Для создания тяги на
Спутнике достаточно разместить замкнутый проводник, одна половинка которого
Будет изолирована от магнитного поля Земли. Пропуская через проводник
Электрический ток, можно создать такую же силу (тягу), какую создают обычные
Ракетные двигатели Только если время работы обычного ракетного двигателя
Ограничено запасом топлива, то новый электрический двигатель может работать
Сколь угодно долго, была бы только электроэнергия и внешнее магнитное поле.
Запас электроэнергии можно всегда пополнить от солнечных батарей, ну а уж
Бесплатного магнитного поля Земли на наш век хватит.
Тяга у такого двигателя небольшая, но в космосе большего и не требуется. Для
Изменения орбиты спутника достаточно очень маленькой тяги, лишь бы двигатель мог
Ее создавать в течение длительного времени - порядка часов и суток".
Еще в 1999 году Рудольфу Бихману удалось официально зарегистрировать свое
Изобретение. Революционная идея нового космического двигателя не вызвала
Большого энтузиазма у коллег. Напротив, вызвала большие сомнения, поскольку в
Учебниках написано, что замкнутый контур в магнитном поле силу создать не может.
А раз так, то о каком двигателе можно говорить. Кроме того, смущает простота:
Моток проволоки, половина которого упрятана в непрозрачную для магнитного поля
Трубку. Почему, если все так просто, его не изобрели гораздо раньше, говорят
Скептики.
Недоверие коллег, однако, совсем не смущает Бихмана "Когда я первым сделал
Систему ориентации для спутников "Метеор" с использованием замкнутых контуров с
Током, - говорит он, - то все специалисты тоже говорили - ничего не выйдет. А
Сейчас это серийные двигатели, и они летают в космосе уже тридцать лет".
Для убеждения неверующих Рудольф Бихман соорудил демонстрационную установку.
Эксперимент доказал его правоту "Действующую модель двигателя экспериментаторы
Подвесили на проволоке как маятник и замеряли амплитуду колебаний, - пишет
Шварц. - Если амплитуда увеличивается, значит, двигатель создал тягу вдоль
Вектора скорости Если же амплитуда колебаний уменьшается, значит, двигатель
Создает тягу против скорости Эксперимент показал наличие тяги, которая к тому же
Изменялась при изменении направления тока. О чем и был составлен протокол.
В этом опыте двигатель с потребляемой мощностью 90 Ватт и массой Ю килограммов
Создавал силу около 5 граммов. Для сравнения: существующие отечественные электроракетные двигатели с тягой 15 граммов имеют массу 40
Килограммов, потребляют мощность 450 Ватт и, главное, расходуют невосполнимый
Запас рабочего тела в темпе 70 миллиграммов в секунду Время непрерывной работы
Такого традиционного двигателя - всего несколько месяцев".
Коллеги Бихмана, присутствовавшие при опыте, старший научный сотрудник Алла
Куриленко и ведущий научный сотрудник Павел Олейник подтвердили, что "принимали
Участие в испытаниях макетного образца двигателя, и с удивлением констатировали
Наличие развиваемой двигателем линейной силы за счет взаимодействия с магнитным
Полем Земли".
Тем не менее осторожное отношение начальства к изобретению Рудольфа Бихмана не
Изменилось. Его можно понять - не каждый день делаются "изобретения века", да
Еще совершенно индивидуально и в инициативном порядке. Скорее всего, так и
Будет, пока работоспособность двигателя не подтвердится многократно и он не
Пройдет испытания уже в реальном полете.
"Мир" все же утопили. Но, в конце концов, предложенный двигатель может оказаться
Суперполезным для других космических аппаратов.
Конвертеры; Дуговые электроплавильные печи; Прокатные станы; Солнечные Электростанции; Ветроэлектростанции; Ядерные реакторы на быстрых нейтронах; Термоядерная установка; Первая океанская электростанция; Печатные машины; Зерноуборочные комбайны; Микромеханика; Фуллерены; Сканирующий зондовый Микроскоп; Микроскопы на …
MP3 далеко не единственный аудиоформат, используемый в Web. Однако MP3 стал Стандартом де-факто благодаря тому, что легко доступен и не имеет встроенных Механизмов защиты. Купив компакт-диск, не надо получать разрешение …
С момента зарождения глобальной компьютерной сети Интернет прошло более сорока Лет. Идея возникла в конце 1950-х годов, когда в США была поставлена задача Создать сеть телекоммуникации. И в 1968 году …
msd.com.ua
В течение всего прошлого года было много споров относительно электромагнитного индукторного двигателя, известного как «EM Drive». Это нереальное с логической точки зрения устройство, разработка которого по-прежнему находится в стадии эксперимента, стало настоящим вызовом всеобщему мнению ученого мира. Идея создания «EM Drive» так сильно возбуждает умы, поскольку этот двигатель обладает колоссальной тягой, благодаря которой гипотетически способен доставить человека на Марс всего за 70 дней, без всякого дорогостоящего ракетного топлива. Он движется за счет микроволн, колеблющихся внутри герметичной капсулы взад-вперед, и именно этот эффект делает двигатель столь необычайно мощным и в то же время, столь неправдоподобным.
Подпись к изображению: Ионный двигатель, основанный на «эффекте Холла»
Дело в том, что этот потрясающе эффективный источник движущей силы противоречит одному их основных физических законов – закону сохранения импульса. Этот закон гласит, что для того, чтобы предмет получил импульс движения вперед, какой-то пропеллент должен быть выброшен с таким же импульсом в противоположном направлении. По этой причине, когда в начале 2000-х британский ученый Роджер Шоуэр создал прототип «EM Drive», идея подобного двигателя была в основном осмеяна и выброшена из поля зрения научного мира.
Однако, несколько лет спустя группа китайских исследователей решила построить свою собственную версию устройства и, ко всеобщему удивлению, оно на самом деле заработало. Тогда американский изобретатель также сделал нечто подобное и убедил входящую в НАСА исследовательскую группу «Eagleworks Laboratories» под руководством знаменитого Гарольда «Сонни» Уайта, провести эксперимент. Инженеры НАСА в конечном итоге признали, что двигатель действительно работает. И наконец, знаменитый Мартин Таджмар, глава немецкого Института аэрокосмического инжиниринга при Техническом университете в Дрездене, который проводил опыты с собственным электромагнитным двигателем, также получил подтверждение, что он способен генерировать тягу, впрочем, по необъяснимым на сегодняшний день причинам.
Таджмар изложил свои выводы во время форума Американского института воздухоплавания и космонавтики, состоявшегося во Флориде 27 июля 2015 года. Он провел масштабную работу по экспериментальному тестированию революционных электромагнитных двигателей, таким образом, его выводы представляют большую ценность в качестве очередного независимого подтверждения работоспособности «EM Drive».
Что наиболее важно, его система генерировала количество тяги, в целом соответствующее предсказаниям Шоуэра, которое в несколько тысяч раз превосходит этот показатель для ракеты с фотонным двигателем.
Каковы могут быть последствия появления в арсенале человечества такого двигателя? Конечно, трудно удержаться от спекуляций о том, насколько революционным может оказаться это открытие для планеты Земля, однако, скорее всего стоит дождаться публикации результатов, которые Шоуэр намерен, согласно сообщениям, опубликовать всего через несколько месяцев.
Таким образом, вполне может оказаться, что для объяснения, каким образом работает этот двигатель, придется изменить некоторые из базовых законов физики. Однако если это откроет человечеству двери к путешествиям по всей Солнечной системе, и, что еще более важно, за ее пределы, такая жертва представляется вполне оправданной и будет охотно принесена.
© Gearmix 2013 Права на опубликованный перевод принадлежат владельцам вебсайта gearmix.ru Все графические изображения, использованные при оформлении статьи принадлежат их владельцам. Знак охраны авторского права распространяется только на текст статьи. Использование материалов сайта без активной индексируемой ссылки на источник запрещено.
gearmix.ru
Использование: в электромагнитных исполнительных устройствах в качестве линейного электропривода. Устройство содержит электромагнит в виде корпуса, цилиндрического магнитопровода, обмотки возбуждения, якоря, а также ведомое звено, пружины сжатия, направляющие с упорами и стопорные элементы. Якорь выполнен в виде двух ферромагнитных полых полуцилиндров, размещенных концентрично с зазором в осевом отверстии магнитопровода с одной из его сторон, обращенных друг к другу поверхностями, полученными при осевом разрезе полого цилиндра вдоль образующей, и прикрепленных к магнитопроводу в средней его части внутренними торцами с помощью пружин сжатия. Ведомое звено выполнено в виде немагнитной пластины, свободно размещенной в осевом отверстии магнитопровода между указанными поверхностями образующих якорь полуцилиндров и имеющей на боковых гранях стопорные элементы, контактирующие с упорами направляющих. Технический результат - упрощение конструкции и снижение потребления энергии. 3 ил.
Изобретение относится к электромагнитным исполнительным устройствам и может быть использовано в качестве линейного электропривода.
Известен линейный электродвигатель, содержащий источник магнитного поля с полюсами, подвижный гофрированный упругий элемент с жестко закрепленной на нем обмоткой, размещенной между полюсами источника, а также ведомое звено, выполненное в виде стержня, установленного с натягом между гофрами упругого элемента /см. а.с. СССР N 1365275, кл. H 02 K 33/10, 41/03, 1988 г./. Недостатками известного устройства являются сложность конструкции и сравнительно низкое тяговое усилие. Известен также электромагнитный линейный двигатель, содержащий два электромагнита с катушками, якорями и магнитопроводами с фиксаторами, взаимодействующими с зубчатой рейкой, причем, один электромагнит расположен внутри другого, а якорь каждого электромагнита жестко связан с магнитопроводом другого /см. а.с. СССР N 957366, кл. H 02 K 41/03, 1982 г./. Недостатками данного двигателя являются сложность конструкции, значительные вес и габариты, а также значительное потребление электроэнергии вследствие необходимости перемещения в процессе работы всего электродвигателя вместе с корпусом. Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является электромагнитный линейный двигатель, содержащий электромагнит в виде корпуса со стопорными элементами, входящими в зацепление с упорами направляющей, цилиндрического магнитопровода, обмотки возбуждения и якоря, соединенного с помощью стержней и пружины сжатия с ограничителем перемещения и фланцем /см. а.с. СССР N 1483563, кл. H 02 K 41/03, 1987 г./, принятый за прототип. Недостатками устройства - прототипа являются сложность конструкции вследствие необходимости перемещения якоря за два такта с поочередной фиксацией фланца и корпуса, а также значительное потребление электроэнергии вследствие необходимости перемещения в процессе работы большой массы, а именно всего двигателя вместе с корпусом. Сущность изобретения заключается в создании электромагнитного линейного двигателя, в котором однонаправленное интенсивное движение ведомого звена создается за счет обеспечения жесткого контакта с помощью магнитных сил ведомого звена с якорем в рабочие полупериоды движения якоря и разрыва этого контакта в нерабочие полупериоды. Технический результат - упрощение конструкции и снижение потребления электроэнергии. Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном электромагнитном линейном двигателе, содержащем электромагнит в виде корпуса, цилиндрического магнитопровода, обмотки возбуждения, якоря, а также ведомое звено, пружины сжатия, направляющие с упорами и стопорные элементы, особенность заключается в том, что якорь выполнен в виде двух электромагнитных полых полуцилиндров, размещенных концентрично с зазором в осевом отверстии магнитопровода с одной из его сторон, обращенных друг к другу поверхностями, полученными при осевом разрезе полого цилиндра вдоль образующей, и прикрепленных к магнитопроводу в средней его части внутренними торцами с помощью пружин сжатия, а ведомое звено выполнено в виде немагнитной пластины, свободно размещенной в осевом отверстии магнитопровода между вышеуказанными поверхностями образующих якорь полуцилиндров и имеющей на боковых гранях стопорные элементы, контактирующие с упорами направляющих. Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично изображен предлагаемый двигатель, продольный разрез /без направляющих/; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1. Электромагнитный линейный двигатель содержит электромагнит в виде корпуса 1, цилиндрического магнитопровода 2 с центральной перемычкой 3, обмотки возбуждения 4, якоря 5, 6, а также ведомое звено 7, пружины сжатия 8, 9, направляющие 10 с упорами 11 и подпружиненные стопорные элементы 12. При этом якорь 5, 6 выполнен в виде двух ферромагнитных полых полуцилиндров 5 и 6, размещенных концентрично с зазором 13 в осевом отверстии 14 магнитопровода 2 с одной из его сторон, обращенных друг к другу поверхностями, полученными при осевом разрезе полого цилиндра вдоль образующей, и прикрепленных к перемычке 3 магнитопровода 2 с помощью пружин сжатия 8, 9, а ведомое звено 7 выполнено в виде немагнитной пластины, свободно размещенной в осевом отверстии 14 магнитопровода 2 между вышеуказанными поверхностями образующих якорь полуцилиндров 5, 6 и имеющей на боковых гранях подпружиненные стопорные элементы 12, контактирующие с упорами 11 направляющих 10. Работа двигателя осуществляется следующим образом. При выключенной обмотке 4 пружины 8, 9 недеформированы, полуцилиндры 5, 6 якоря выступают наружу из отверстия 14 магнитопровода 2, и между полуцилиндрами 5, 6 и пластиной 7 ведомого звена имеется зазор, то есть контакт отсутствует. При включении обмотки 4, то есть подачи в нее импульса тока ферромагнитные полуцилиндры 5, 6 втягиваются внутрь осевого зазора 14 магнитопровода 2 и пружины 8, 9 сжимаются. Одновременно со втягиванием полуцилиндры 5, 6 намагничиваются и притягиваются друг к другу. Этим притяжением они обеспечивают магнитному потоку в зазоре магнитопровода минимальное магнитное сопротивление. При этом полуцилиндры 5, 6 своими поверхностями, полученными при сечении цилиндра, плотно зажимают пластину 7, поэтому при втягивании полуцилиндров 5, 6 внутрь электромагнита пластина 7 смещается вместе с полуцилиндрами вправо. При выключении тока полуцилиндры 5, 6 размагничиваются и под действием пружин 8, 9 выталкиваются из отверстия 14 электромагнита частично наружу, а пластина 7 - из-за того, что полуцилиндры при обратном ходе расходятся друг от друга и соответственно разжимают пластину - остается в смещенном вправо положении. Сжатие полуцилиндров 5, 6 при их намагничивании объясняется максимальной плотностью силовых линий магнитного поля вблизи продольной оси катушки электромагнита. В результате при подаче в катушку 4 последовательности импульсов тока любой полярности пластина 7 /ведомое звено/ получает направленное поступательное движение вправо. При этом за счет взаимодействия упоров 11 на направляющих 10 с подпружиненными стопорными элементами 12 на боковых гранях пластины 7 удается получать поступательное движение с необходимой дискретностью позиционирования, то есть движение в шаговом режиме /данный вопрос подробно описан в известных конструкциях/. На фиг. 1 во избежание загромождения направляющие 10 поступательного движения пластины 7 не показаны. Эти направляющие показаны на виде сверху /вид Б/ на пластину 7 на фиг. 3 снаружи электромагнита. Очевидно, что предложенный двигатель отличается предельной простотой конструкции, а также простотой регулировки и эксплуатации. При подборе соответствующих электромагнитных и конструктивных параметров за счет значительных усилий втягивания якоря 5, 6 и зажатия полуцилиндрами 5 и 6 пластины 7 здесь можно легко добиться значительных тяговых усилий и большого диапазона перемещений. Так как подвижным элементом здесь является не весь двигатель в корпусе, как в известных вышеописанных конструкциях, а только пластина 7, то масса подвижной части мала, что позволяет снизить потребление электроэнергии на движение. Согласно принципу работы в двигателе исключены двойные циклы, когда, например, в первый полупериод движения часть двигателя /один магнитопровод с якорем/ смещается, второй магнитопровод - неподвижно фиксируется, а второй полупериод движения - наоборот. За счет этого удалось повысить надежность двигателя, упростить конструкцию, уменьшить массу и габариты.Формула изобретения
Электромагнитный линейный двигатель, содержащий электромагнит в виде корпуса, цилиндрического магнитопровода, обмотки возбуждения, якоря, а также ведомое звено, пружины сжатия, направляющие с упорами и стопорные элементы, отличающийся тем, что якорь выполнен в виде двух ферромагнитных полых полуцилиндров, размещенных концентрично с зазором в осевом отверстии магнитопровода с одной из его сторон, обращенных друг к другу поверхностями, полученными при осевом разрезе полого цилиндра вдоль образующей, и прикрепленных к магнитопроводу в средней его части внутренними торцами с помощью пружин сжатия, а ведомое звено выполнено в виде немагнитной пластины, свободно размещенной в осевом отверстии магнитопровода между указанными поверхностями образующих якорь полуцилиндров и имеющей на боковых гранях стопорные элементы, контактирующие с упорами направляющих.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3Похожие патенты:
Изобретение относится к электромагнитным исполнительным устройствам и может быть использовано в качестве линейного электропривода
Изобретение относится к синхронным электрическим двигателям
Изобретение относится к электрическим машинам, в частности, к линейным шаговым электродвигателям, которые находят широкое применение в дискретном электроприводе
Изобретение относится к электротехнике, а именно к приводам возвратно-поступательного движения
Изобретение относится к электротехнике, является электрической машиной, которая может найти применение в транспортных средствах, для транспортировки грузов и т.д
Изобретение относится к электротехнике, а именно к электротехническим устройствам, преобразующим сигналы электрического тока в механические и может быть использовано в приборостроении в качестве электродвигателя возвратно-поступательного движения, а также в качестве вибровозбудителя в строительном, горном и других видах оборудования
Изобретение относится к микромехатронике и микроробототехнике, в частности к шаговым линейным микроприводам
Изобретение относится к электромагнитным исполнительным устройствам и может быть использовано в качестве линейного электропривода
Изобретение относится к области электровибрационной техники, электромашиностроения и приборостроения, а именно к способам и устройствам управления электромагнитными двигателями, рабочий орган которых совершает вибрационное движение, в частности к способам и электромагнитным виброприводам возбуждения колебаний рабочего органа с переменной технологической нагрузкой, питаемого от источника постоянного тока ограниченной мощности, и может быть использовано в различных отраслях промышленности, например в виброкомпрессорных и насосных установках, вибропитателях, вибросмесителях, вибростолах, виброударных системах, стендах для вибрационных испытаний, виброраспылительных устройствах, виброприборах бытовой техники и т.д
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для очистки проводов высоковольтных линий электропередач от гололеда
Изобретение относится к области ракетной техники и предназначено для приведения в действие электровоспламенителей пусковых и бортовых систем ракеты
Изобретение относится к области ракетной техники и предназначено для приведения в действие электровоспламенителей пусковых и бортовых систем ракеты
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах ударного действия с линейным электромагнитным двигателем, в котором рабочий ход якоря осуществляется за счет единственной системы обмоток, а его возврат - под действием механического усилия, например под действием усилия возвратной пружины
Изобретение относится к электрическим машинам, в частности, к линейным шаговым электродвигателям, которые находят широкое применение в дискретном электроприводе
Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрическим машинам, в частности, к электромагнитным двигателям, и может быть использовано в электромеханических устройствах с поступательным перемещением рабочего звена
Изобретение относится к электромеханическим линейным исполнительным механизмам с однонаправленной осевой нагрузкой и может быть использовано, например, в качестве привода штанговых насосов для откачки нефти из скважин
Изобретение относится к электрическим машинам и может быть использовано для создания электромагнитных прессов, молотов и других механизмов с поступательным движением рабочего органа
Изобретение относится к электромагнитным исполнительным устройствам и может быть использовано в качестве линейного электропривода
www.findpatent.ru
