22 марта 2012 года в интернете на сайте научно-технической библиотеки опубликована статья «Магнитный двигатель и магнитный движитель. (Вселенная есть реально действующий самодостаточный беспредельно многоуровневый вечный двигатель)» [1].
Этой статьёй заявляется, что электрическое поле является пред элементом, под квантом материи которого предположен электрино,, под квантом которого предположен магнитон. В Системе естественных циклов автоматизмов материи (СЕЦАМ) в пред цикле, содержащем 4 пред элемента и оканчивающемся пред элементом нейтронное поле, интро квантом которого является нейтрон, а экстра квантом предполагается нейтрино (если нейтрино реально существует), место электрического и магнитного полей предполагается перед пред элементом изменения количества и (или) направления инерции движения или покоя электромагнитное поле (энергон, его устаревшие названия флогистон, теплород). Квантом электромагнитного поля (энергона) является фотон, вариантом фотона с длиной волны меньше радиуса протона является глюон.
В статье дано определение вселенной как беспредельно многоуровневого, беспредельно бесконечного, беспредельно вечного двигателя. Приведено описание структуры и функции атомов как почти вечных двигателей. Дано описание строения и принципа работы магнитного двигателя и магнитного движителя, не требующих источников электрического питания, горючих веществ и не отбрасывающих массу. Принцип работы магнитного двигателя объясняется крутящим моментом сил отталкивания диамагнетизмом диэлектрика вакуума от встречно направленного одноимённого магнитного поля системы постоянных магнитов статора на систему постоянных магнитов ротора, наклонённых в перпендикулярной оси вращения ротора плоскости под углом к радиусам цилиндрического корпуса ротора. Принцип работы магнитного движителя объясняется отталкиванием системой перпендикулярно изогнутых постоянных магнитов от встречно направленного одноимённого опорного магнитного полюса диамагнитной поляризации диэлектрика вакуума, без отброса энергии-массы.
Приведено положение о том, что не должно быть патентного отторжения в пользу одного физического или одного юридического лица, или в пользу ограниченной группы лиц права на производство и применение магнитных двигателей и магнитных движителей. Весь пакет научно-технических идей на устройство, способы производства и применения магнитных двигателей и магнитных движителей должен быть достоянием всех физических и юридических лиц Человечества Земли.
Миниатюрные магнитные двигатели, соединённые с миниатюрными генераторами электрического тока, повсеместно могут применяться в сотовых телефонах, ноутбуках, планшетных компьютерах, цифровых фотоаппаратах, цифровых видеокамерах, охранных системах и прочих подобных устройствах. Многие миллиарды этих устройств, питаемых энергией магнитных двигателей, смогут работать в течение десятков лет. Магнитные двигатели с присоединёнными к ним генераторами электрического тока, легко могут быть переставлены из морально устаревшего устройства в последующие модели таких устройств.
Более мощные магнитные двигатели, батареи магнитных двигателей необходимой суммарной мощности, приводящие в работу электрические генераторы, могут почти заменить или даже полностью заменить генераторы гидроэлектростанций, генераторы атомных электростанций, двигатели внутреннего сгорания сотен миллионов, миллиардов наземных, подземных, надводных, подводных, воздушных транспортных средств. Каждый потребитель электрической энергии может быть обеспечен индивидуальной системой магнитных двигателей и генераторами электрического тока.
Технология магнитной энергетики очень пригодится в космосе для электрического питания оборудования спутников, межпланетных, межзвёздных и межгалактических космических аппаратов. А также для создания тяги и совершения манёвров с использованием эффекта опоры полюсов системы Г-образных магнитов на одноимённые опорные магнитные полюса, модулируемые в диамагнитном диэлектрике вакуума пространства.
Технология магнитных двигателей может быть использована даже для перемещения как относительно небольших, так и относительно больших космических тел ближе или дальше относительно Земли, ближе или дальше относительно Солнца.
Повсеместное применение магнитных источников, приводящих в работу генераторы электрической энергии, многократно снизит нагрузку на экологическую систему Земли. Поскольку отпадёт надобность в химических элементах питания одноразового пользования и перезаряжаемых аккумуляторах. Эта технология может обеспечить автономное электроснабжение отдельных устройств освещения, электронных устройств, отдельных домов, отдельных производственных процессов, каждого транспортного средства и т.д. Отпадёт надобность в передаче электрической энергии на дальние расстояния по протяжённым на сотни и тысячи километров высоковольтным линиям электропередачи.
Технология магнитных двигателей сделает ненужными почти все тепловые электрические станции, работающие на сжигании угля, нефти, природного газа. И сделает ненужными почти все атомные электрические станции, высокотемпературные реакторы которых работают на энергии распада тяжёлых атомных ядер и производят огромное количество опасных радиоактивных отходов. И сделает ненужными все термоядерные электрические станции, высокотемпературные реакторы которых работают на синтезе относительно тяжёлых атомных ядер из лёгких атомных ядер и представляющих огромную опасность для природы и человека. Сделает ненужными такие солнечные батареи, которые закрывают собой от солнечного света слишком большие площади суши или акватории.
Ежегодная экономическая эффективность для человечества Земли от повсеместного использования магнитных двигателей и магнитных движителей может составлять триллионы долларов-евро.
Магнитные двигатели обеспечат безопасной, экологически чистой, неисчерпаемой, повсеместно доступной энергией все нынешние поселения людей и все новые, совершенные автономные планетные поселения людей как на Земле, так и на других космических телах солнечной системы и системы планет, обращающихся вокруг других звёзд нашей Галактики Млечный Путь и других галактик.
Магнитные двигатели сделают бесполезно лишними опасные источники энергии, расположенные на космических энергетических спутниках, снабжённых гигантскими солнечными батареями, и передающих получаемую энергию на приёмные системы, расположенные на поверхности Земли.
Магнитные двигатели сделают бесполезно лишними опасные долговременные автономные подводные поселения людей. Агрессивная морская среда неотвратимо разъедает все материалы: металлы, пластмассу, плюс повышенное давление неотвратимо погубят любое такое автономное подводное поселение не позже чем через два-три десятка лет. А агрессия живой материи (кораллы, моллюски, микроорганизмы) может в несколько раз ускорить наступление катастрофических поломок констукций автономных подводных поселений.
До настоящего времени на Земле нет массового применения магнитных двигателей, не требующих топлива или внешних источников электрической или механической энергии. Это является следствием неисправимого зла мошенничества бизнес-паразитической религии денежных фетишей. Эффективность бытия цивилизации Земли в рамках мировоззренческой наркомании религии денег определяется величиной денежной прибыли от всего того, что потенциально может приносить денежную прибыль.
Пример: в США в 20-х годах 20 века была изобретена лампа электрического освещения со сроком службы не менее 50 лет. Но это изобретение было категорически запрещено к производству и применению. Было заключено соглашение (вероятно, тайное) между всеми бизнес-паразитическими правительствами, всеми бизнес-паразитическими промышленниками, всеми бизнес-паразитическими профессиональными объединениями ведущих стран о том, чтобы лампы освещения, производимые на территории всех стран, имели срок службы не больше 1000 часов непрерывной работы, то есть, - не больше 42 суток непрерывной работы. А с учётом многократных включений и выключений этот срок существенно сокращается. И лампы освещения реально служили бы не больше 3-х месяцев (не больше 30 дней суммарной работы). Это картельное бизнес-паразитическое соглашение обеспечивало производителям электрических ламп освещения постоянный большой спрос. И обеспечивало бизнес-паразитической работой огромные массы людей био-автоматов и био-роботов - наёмных работников всевозможных узко профессиональных специализаций. Злонамеренно специально, чтобы от зла рутины каждодневной не творческой однообразной физической и или информационной рабской трудовой повинности не освобождать массово людей для добра творчества саморазвития, самообразования, самореализации, научных исследований, изобретательства, занятий литературой, искусствами и т.д. на добрую пользу себе, другим добропродуктивным людям, человечеству и природе.
Аналогично с производством всевозможных моторов. Чтобы требовалось для этих моторов либо топливо какого либо вида, либо дорогостоящие сооружения гидроэлектростанций, атомных электростанций и т.д. На углеводородной энергетике задействовано множество систем денежного мошенничества-паразитизма: добыча углеводородов, их первичная обработка, транспортировка, глубокая переработка (крекинг нефти и т.д.), система заправочных станций и т.д. Известно, что двигатели внутреннего сгорания работают на множестве следующих друг за другом взрывах топлива в цилиндрах этих двигателей. Что неминуемо приводит к быстрому изнашиванию деталей двигателя и узлов транспортного средства. На этом денежно обогащается региональная и мировая мафия бизнес-систем сервисов по ремонту и наладке двигателей внутреннего сгорания и обслуживанию транспортных средств. На углеводородной энергетике со всеми этими бизнес-сервисами бизнес-бандиты, бизнес-мошенники денежно обогащаются ежегодно на многие триллионы долларов США!
Магнитный двигатель не требует топлива и внешнего источника электрической энергии. Магнитный двигатель «непозволительно» долгое время (не меньше 50 лет) не нуждается в ремонте, разве что необходимо добавлять смазку в узлы подшипников.
Для религии денег магнитный двигатель есть враг, которого нельзя допускать в жизнь социума! Магнитный двигатель - это такой враг религии денег, который лишит мафию жрецов-паразитов-мошенников религии денег - банкиров-финансистов и прочих бизнес-бандитов религии денег сразу многих триллионов долларов ежегодной денежной прибыли! - Это единственный ответ, почему магнитная энергетика до сих пор, якобы, не востребована! Могу предположить, что повсеместное применение магнитных двигателей уничтожит региональную и мировую мошенническую мафию, уничтожит саму бизнес-паразитическую религию денег!
Магнитная энергетика очистит Землю от множества загрязнений и вредных отходов! Обеспечит Человечество неисчерпаемой экологически чистой энергией.
22 марта 2012 года в интернете на сайте научно-технической библиотеки опубликована статья «Магнитный двигатель и магнитный движитель. (Вселенная есть реально действующий самодостаточный беспредельно многоуровневый, беспредельно бесконечный, беспредельно вечный двигатель)»
Эти энергетические устройства не требуют для своей работы углеводородного топлива, ядерного и (или) термоядерного топлива. Безопасны и экологически чистые - не загрязняют атмосферу, воду, почву никакими отходами.
Религия денег в значительной мере строится на энергетике, построенной на экологически вредных ресурсоёмких затратных технологиях сжигания углеводородов, огромных масс бетона, металла в плотинах гидроэлектростанций, добычи урана, тория и других тяжёлых радиоактивных элементов, расщепляемых в реаторах атомных электростанций и т.д. На сжигании огромных масс углеводородов в двигателях внутреннего сгорания и реактивных двигателях различных наземных, подземных, надводных, подводных, воздушных и космических транспортных средств.
Когда будет полностью разрушена вся эта коптящая и (или) радиоактивная энергетика и ёё место займёт магнитная энергетка, денежной системе придёт конец! Ведь любой здравомыслящий человек сумеет самостоятельно собрать магнитный двигатель и подключить его к генератору электрической энергии. Полностью обеспечив себя электрической энергией.
Технологии энергии материи вакуума это сочетание таких технических устройств, которые позволяют черпать энергию потоков частиц материи вакуума, преобразовывать эту энергию в электрическую и другие виды энергии для практически полезных целей. Вероятно, магнитные двигатели и магнитные движители являются вариантами технологии энергии материи вакуума.
топологическое излучение, электрическое поле, магнитное поле, фотон, диэлектрик, диамагнетик, магнитный двигатель, магнитный движитель, электрино, магнитон, электринотор, магнитонотор.
ru.vlab.wikia.com
Изобретение относится к физике и может быть применено для получения вращательного движения с использованием энергии магнитного поля постоянных магнитов. Технический результат состоит в получении вращательного движения в скрещенных магнитных полях постоянных магнитов. Магнитный двигатель содержит постоянные магниты и ротор из ферромагнитного вещества, выполненный в виде кольца или полого шара. Внутри него неподвижно закреплен первый постоянный магнит. Снаружи от него неподвижно закреплен второй постоянный магнит подковообразной формы. Магнитные поля первого и второго постоянных магнитов взаимно ортогональны в области расположения ротора и действуют на него с различными магнитными силами. Постоянная времени τ процесса перемагничивания ферромагнитного вещества ротора равна τ≈0,09/ωуст., где ωуст. - расчетная угловая скорость вращения ротора в установившемся режиме. Вращение ротора обусловлено различием сил, действующих на намагничивающийся ротор со стороны указанных постоянных магнитов, что отвечает различным по величине и противоположным по направлению вращающим моментам, приложенным к указанному ротору, разность которых определяет результирующий вращающий момент, раскручивающий ротор до угловой скорости, ограниченной величиной момента нагрузки (с учетом трения вращения) и магнитной вязкостью ферромагнитного вещества ротора с заданной постоянной времени процесса его перемагничивания. Указанное различие действующих на ротор сил связано с различием магнитных сопротивлений соответствующих магнитных цепей и различием углов действия этих сил к радиусу кольца ротора. 3 ил.
Изобретение относится к области физики магнетизма и может быть использовано в качестве источника механической энергии, получаемой от преобразования энергии магнитного поля, создаваемого постоянными магнитами.
Магнетизм - особая форма взаимодействия электрических токов и магнитов (тел с магнитным моментом) между собой и одних магнитов с другими магнитами. Магнитное взаимодействие пространственно разнесенных тел осуществляется через магнитное поле Н, которое, как и электрическое поле Е, представляет собой проявление электромагнитной формы движения материи. Между магнитными и электрическими полями нет полной симметрии, так как источниками электрических полей являются электрические заряды, а магнитные заряды - монополи пока не обнаружены, хотя теория предсказывает их существование. Источник магнитного поля - движущийся электрический заряд, то есть электрический ток. В атомных масштабах движение электронов и протонов создает орбитальные микротоки, связанные с переносным движением этих частиц в атомах или атомных ядрах, кроме того, наличие у микрочастиц спина обусловливает существование у них спинового магнитного момента. Поскольку электроны, протоны и нейтроны, образующие атомные ядра, атомы, молекулы и все макротела (газы, жидкости, кристаллические и аморфные твердые тела) имеют собственный магнитный момент, то, в принципе, все вещества подвержены влиянию магнитного поля - обладают магнитными свойствами, то есть являются магнетиками. Магнетики подразделяются на диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики. Последние имеют наибольшую магнитную восприимчивость и используются в технике в качестве эффективных магнитов. В них атомные магнитные моменты спонтанно коллинеарно самоориентируются, образуя аномально большие магнитные моменты. У современных магнитных материалов энергетическое произведение (В Н)max достигает величины 320 Тл·кА/м (40 млн Гс·Э), например, у материала с высокой коэрцитивной силой SmCo3 (см., напр., Преображенский А.А., Биширд Е.Г. Магнитные материалы и элементы, 3 изд., М., 1986; Февралева И.Е. Магнитотвердые материалы и постоянные магниты. К., 1969; Постоянные магниты. Справочник, М., 1971).
Сложность атомной структуры веществ, построенных из огромного числа микрочастиц, дает практически неисчерпаемое разнообразие их магнитных свойств, связь которых с немагнитными свойствами (электрическими, механическими, оптическими и др.) позволяет использовать исследования магнитных свойств для получения информации о внутренней структуре и других свойствах микрочастиц и макротел. Отметим, что магниты обладают внутренней энергией. В случае однородного магнитного поля в объеме магнита V энергия запасенного магнитного поля W˜μ0Н2V/2. Причем эта величина энергии практически не расходуется при силовых взаимодействиях с другими магнетиками и сохраняется благодаря постоянному движению заряженных микрочастиц вещества.
Известно силовое взаимодействие магнитных полей, создаваемых двумя магнитными системами, например, в электрических двигателях, состоящих из подвижного вращающегося ротора и неподвижного статора. В синхронных многофазных двигателях переменного тока в статоре образуется вращающееся магнитное поле, увлекающее за собой намагниченный постоянно ротор: его полюс S постоянно притягивается к полюсу N статора, а противоположный полюс N ротора притягивается полюсом S статора. В коллекторных двигателях постоянного тока, наоборот, вращающиеся за счет работы коллектора магнитные полюса ротора приводят во вращение ротор относительно статора так, что всегда противоположные полюсы статора и ротора тяготеют друг к другу.
Известно, что одноименные полюсы двух магнитных систем отталкивают друг друга, что в технике используется, например, для получения так называемой магнитной подушки, с целью снижения трения при вращении, например в гироскопии.
Ближайшим аналогом (прототипом) заявляемому техническому решению является способ силового взаимодействия магнитного поля магнита с магнитным полем, образованным электрическим током в соленоиде, рамке с током, в роторе, статоре двигателя, в электромагните и др. физических и технических объектах на основе закона электромагнитной индукции Фарадея и закона Био-Савара (см., напр., Краткий справочник по физике, Г.Эберт, пер. со 2-го нем.изд. под ред. К.П.Яковлева, ГИФМЛ, М., 1963, с.434-436).
Недостатком известного технического решения при получении механической энергии при взаимодействии магнитных полей является затрата энергии от ее источника с коэффициентом полезного действия, всегда меньшим единицы, поскольку при прохождении в проводнике электромагнитной системы электрического тока имеют место потери на нагревание проводника, и эти тепловые потери невосполнимы.
Известно, что закон Ома применим к магнитным цепям, однако при этом магнитный ток в магнитной цепи с соответствующим магнитным сопротивлением не создает тепловых потерь, то есть магнитная энергия постоянного магнита не расходуется и не превращается в тепло. В этом смысле постоянный магнит, если абстрагироваться от так называемого старения магнита, является «вечным» источником магнитного поля с заданной величиной энергии. Это обстоятельство создает предпосылки к использованию энергии практически неисчерпаемого магнитного поля для получения механической работы.
Заявляемое техническое решение - магнитный двигатель, содержащий постоянные магниты и вращающийся ротор из ферромагнитного вещества, отличающийся тем, что вращающийся ротор из ферромагнитного вещества выполнен, например, в виде кольца или полого шара, внутри которого неподвижно закреплен первый постоянный магнит прямой формы, а снаружи от него неподвижно закреплен второй постоянный магнит подковообразной формы, магнитные поля первого и второго постоянных магнитов взаимно скрещены, а постоянная релаксации магнитной вязкости Т ферромагнитного вещества ротора выбрана, например, равной τ≈0,09/ωуст. где ωуст. - угловая скорость вращения ротора в установившемся режиме.
Поставленная цель - получение механического вращения ротора из ферромагнитного вещества в скрещенных магнитных полях внутреннего и внешнего постоянных магнитов - достигается благодаря различию сил, действующих на намагничивающийся ротор со стороны указанных постоянных магнитов, что отвечает различным по величине и противоположным по направлению вращающим моментам, приложенным к указанному ротору, разность которых определяет результирующий вращающий момент, раскручивающий ротор до угловой скорости, ограниченной величиной момента нагрузки (с учетом трения вращения) и магнитной вязкостью ферромагнитного вещества ротора с заданной постоянной времени процесса его перемагничивания.
Устройство одного из вариантов построения магнитного двигателя с вращающимся ротором из ферромагнитного вещества в форме кольца представлено на фиг.1. Оно состоит их внутреннего первого постоянного магнита 1, вращающегося на оси 2 кольцевого ротора 3 из ферромагнитного вещества и внешнего второго постоянного магнита 4, причем магниты 1 и 4 закреплены неподвижно, а их магнитные поля взаимно ортогональны в области расположения ротора 3. Магнитные зазоры между магнитами 1 и 4 и ротором 3 выбраны минимальными, а магнитная индукция магнитов 1 и 4 определяет энергетику устройства.
На фиг.2 указаны магнитные полярности намагниченного первым магнитом 1 ферромагнитного вещества ротора 3 и возникающий при этом вращающий момент M1, направленный по часовой стрелке.
На фиг.3 указаны магнитные полярности намагниченного вторым магнитом 4 ферромагнитного вещества ротора 3 и возникающий при этом вращающий момент М2, направленный против часовой стрелки. На фиг.2 и 3 представлены также эпюры напряженностей магнитного поля, наведенного в соответствующих участках наружной А (для фиг.2) и внутренней В (для фиг.3) поверхностей кольцевого ротора 3, указаны геометрические параметры устройства ротора 3 - радиусы кольца R1 и R2, причем R=(R1+R2)/2 - средний радиус кольцевого ротора, а также показаны магнитные силовые линии соответствующих магнитных цепей раздельно по действию магнитов 1 и 4 на ротор 3.
Рассмотрим действие заявляемого устройства.
При неравенстве абсолютных величин моментов M1 и М2 результирующий вращающий момент, приложенный к ротору 3, равен ΔM=M1-М2≠0. Различие указанных моментов достигается самой конфигурацией магнитных цепей магнитов 1 и 4 и ротора 3. Пусть, например, M1>М2. В этом случае ротор 3 будет вращаться на оси 2 по часовой стрелке. Поскольку при вращении ротора 3 из ферромагнитного вещества максимумы его намагниченности постоянно смещаются вдоль образующей кольца для системы координат, связанной с ротором, оставаясь неподвижными в системе координат неподвижно закрепленных первого 1 и второго 4 постоянных магнитов, результирующий вращающий момент ΔM действует постоянно во времени, раскручивая ротор 3 при условии, что этот вращающий момент больше момента нагрузки Мнагр на ось 2 с учетом ее момента трения (ΔМ>Мнагр).
Поскольку намагниченность ферромагнитного вещества при включении магнитного поля устанавливается во времени по закону ΔI(t)=ΔIm[1-ехр(-t/τ)], где ΔIm - установившееся (наибольшее возможное) значение разности намагничивании ферромагнетика от магнитов 1 и 4 для заданных значений их магнитных полей, τ - постоянная релаксации магнитной вязкости для выбранного ферромагнитного вещества ротора 3, то с увеличением угловой скорости вращения ω ротора 3 снижается величина результирующего магнитного момента ΔМ(ω), так как ΔМ(ω)˜ΔI(t) при t=ατ, где α=Δs/ωτR, Δs - продольный размер вдоль кольца ротора, внутри которого намагниченность максимальна с уровнем, например, 0,9 ΔIm, R - радиус кольца ротора 3. Таким образом, получаем ΔМ(ω)=0,9βΔIm=βΔIm[1-ехр(-Δs/ωτR)], где β - размерный коэффициент пропорциональности, устанавливаемый опытным путем и зависящий от конструкции устройства (в частности, от величины магнитных зазоров между постоянными магнитами 1 и 4 относительно кольцевого ротора 3, а также от конструкции полюсов этих магнитов).
Момент трения оси 2 ротора 3 Мтр(ω), напротив, растет линейно с увеличением угловой скорости ω вращения ротора, то есть Мтр(ω)=μω, где μ - размерный коэффициент. Полагая присоединенный момент нагрузки Мпр.н. неизменным, не зависящим от скорости вращения ротора 3, находим уравнение для нахождения угловой скорости ω вращения ротора 3 в виде ΔМ(ω)=Мпр.н.+Мтр(ω), откуда его явное выражение имеет вид: βΔIm [1-ехр(-Δs/ωτR)]=Мпр.н.+μω, и при заданных величинах конструктивных параметров устройства и величине присоединенного момента нагрузки легко найти угловую скорость ω вращения ротора 3. При этом в установившемся режиме с угловой скоростью ωуст присоединенный момент нагрузки Мпр.н.=βΔIm[1-ехр(-Δs//ωустτR)]-μωуст определяет получаемую от магнитного двигателя механическую работу. Полагая величину ехр (-Δs/ωустτR)=0,1 при k=Δs/R (можно принять, что k=0,2), выбор ферромагнитного вещества для ротора 3 должен удовлетворять условию достижения заданной величины намагниченности ферромагнетика, например, до уровня 0,9 ΔIm в течение промежутка времени Δt=Δs/ωуст R=2,2 τ, так что находим выражение для постоянной релаксации τ магнитной вязкости ферромагнитного вещества ротора 3 в виде τ=k/2,2 ωуст≈0,09/ωуст. Отметим, что ассортимент ферромагнетиков позволяет выбирать требуемые значения τ, так как эта величина находится для разных ферромагнетиков в чрезвычайно широком диапазоне - от 10-9 с до нескольких десятков часов.
Намагничивание ферромагнитного вещества ротора 3 со стороны постоянного магнита 1 равно Im1 (соответствует фиг.2), а намагничение со стороны магнита 4 равно Im2 (соответствует фиг.3), так что ΔIm=Im1 -Im2. При этом вращающий момент Mi определяется силой F1, приложенной ортогонально радиусу R ротора 3 и возникающей от силового взаимодействия намагниченности Im1 ферромагнетика ротора 3 с магнитным полем второго постоянного магнита 4, а вращающий момент М2 - силой F2, приложенной ортогонально радиусу R ротора 3 и возникающей от силового взаимодействия намагниченности Im2 ферромагнетика ротора 3 с магнитным полем первого постоянного магнита 1. Причем указанные силы ортогональны друг другу в силу ортогональности исходных магнитных силовых линий для магнитов 1 и 4, а также не равны друг другу по абсолютной величине, а именно F1>F2 при заданных конструктивных параметрах устройства, что и создает неуравновешенный вращающий момент ΔM=M1-М2≠0.
Как известно, сила, действующая между полюсами с магнитными потоками Ф1 и Ф2 на сравнительно большом расстоянии d, равна F=Ф1Ф2/4πμ0d2, где μ0 - абсолютная магнитная проницаемость (μ0=8,85.10-12 Ф/м). Намагниченность ферромагнитного кольца ротора 3, образованная соответствующими магнитами 1 и 4, может быть эквивалентно представлена как действие образованных магнитов на соответствующих участках кольца - соответственно на наружной части кольца вблизи магнита 1 (зона А на фиг.2) и на внутренней части кольца вблизи магнита 4 (зона В на фиг.3, в низшей точке кольца). При этом можно полагать, в первом приближении, что произведение магнитных потоков Ф1 Ф2, образованных между указанными полюсами наведенных в кольце магнитов и магнитами 4 и 1 соответственно, в обоих случаях взаимодействия оказывается одинаковым. Однако расстояние между областью максимальной намагниченности кольца, вызванной действием первого (внутреннего) постоянного магнита 1, несколько больше радиуса кольца d1>R, a расстояние между областью максимальной намагниченности кольца, вызванной действием второго (внешнего) постоянного магнита 4, несколько меньше величины (2)1/2 R, то есть d2<1,41 R. Следовательно, силы взаимодействия между соответствующими парами полюсов отличаются между собой почти в 2 раза, так как (d2/d1)2≈2. Кроме того, сила F1 ортогональна радиусу кольца R, а сила F2 - суть проекция на касательную к радиусу кольца от силы, действующей под углом, близким к π/4, то есть составляет от последней часть около 0,707 ее значения. Для идеализированного случая тонкого ферромагнитного кольца с минимальными зазорами между магнитами 1 и 4 и кольцом ротора 3 получаются соотношения сил F2/F1=0,707/2=0,353, что означает в этом случае превышение вращающего момента M1 над вращающим моментов М2 почти втрое, тогда ΔМ=0,646 M1=0,646 F1R=0,162 Ф1Ф2/πμ0R, где Ф1 - магнитный поток с наружного участка кольца максимальной намагниченности, расположенного вблизи первого постоянного магнита 1, а Ф2 - аналогичный магнитный поток, образованный вторым постоянным магнитом 4. Корректное решение задачи по определению сил F1 и F2 обеспечивается интегрированием с учетом конфигурации магнитных силовых линий и топологии магнитных полюсов 1 и 4 и распределения напряженности магнитного поля в ферромагнитном кольце ротора 3, поэтому вышеприведенная оценка является лишь приблизительной, качественной, не претендующей на строгость.
По правилам механики мощность на оси 2 рассмотренного магнитного двигателя, которую можно сообщить механической нагрузке, равна Nн≈(0,9ΔМ-μωуст)ωуст при выборе ферромагнетика ротора 3 с величиной постоянной τ≈0,09/ωуст. Видно, что для приведения ротора 3 во вращательное состояние необходимо, чтобы коэффициент μ мог быть задан как μ<0,9ΔМ/ωуст, что указывает на имеющееся при работе устройства ограничение по росту угловой скорости ротора 3 при заданном значении величины ΔM, определяемой энергетикой применяемых постоянных магнитов 1 и 4. При выполнении указанного неравенства устройство работает в так называемом «мягком режиме самовозбуждения», то есть приводится во вращательное движение с доведением угловой скорости вращения ротора 3 до значения ωуст без сообщения ротору какого-либо внешнего толчка (вращательного момента), причем направление вращения всегда жестко определено магнитными полярностями постоянных магнитов 1 и 4 в заданной конструкции и может изменяться на противоположное при смене полярностей любого из названных магнитов.
Следует указать на важное обстоятельство. Магнитный поток первого постоянного магнита 1 в значительной своей части замыкается по внутренней части кольцевого ротора, однако частично намагничивает кольцо с максимумами намагниченности около полюсов N и S магнита 1, которое снаружи становится обладающим свойством магнита с сохранением полярностей магнита 1 (как видно из фиг.2). То же самое относится и к появлению максимумов намагниченности кольца вблизи полюсов постоянного магнита 4 с сохранением полярности этого магнита на внутренних частях кольца (как видно из фиг.3), хотя основной магнитный поток постоянного магнита 4 замыкается по внешней части кольца ротора 3. Таким образом, кольцо из ферромагнитного материала (или полый шар в случае выполнения ротора 3 в форме полого шара со стенками из ферромагнитного вещества) является магнитным экраном несовершенного действия, то есть частично выпускающего наружу этого экрана магнитные поля для соответствующих магнитных цепей с заданными распределениями напряженностей магнитных полей на этих наружных частях «магнитного экрана», что и используется при работе устройства. Следует при этом отметить, что каждый из постоянных магнитов 1 и 4 создает магнитные поля, составляющие которых, замыкающиеся по соответствующим поверхностям ферромагнитного кольца ротора 3, не создают каких-либо вращающих моментов в этом кольце, а неуравновешенный вращающий момент в кольце возникает как следствие различия расстояний от зоны А (фиг.2) до полюса постоянного магнита 4 и от зоны В (фиг.3) до полюса магнита 1 (для тонкого кольца эти расстояния, как указывалось выше, различаются в 1,41 раза), а также из-за различия в углах действия сил магнитного сцепления (в одном случае сила магнитного сцепления ортогональна радиусу кольца, а в другом - направлена к нему под углом, близким к π/4). В силу однородности магнитных свойств кольца ротора 3 по всему его объему вращение ротора не изменяет действующего вращающего момента ΔМ для заданного значения угловой скорости ω.
Для примера можно указать, что при вращении ротора 3 со скоростью 3000 об/мин оптимальной величиной постоянной релаксации магнитной вязкости ферромагнитного вещества ротора является τ≈290 мкс.
Известный принцип возрастания энтропии и первое и второе начала термодинамики оперируют с теплоэнергетическими преобразованиями, которые всегда (кроме состояния равновесия) идут с затратой энергии при совершении какой-либо работы, большей той, которая составляет саму проделанную работу, а часть затраченной энергии безвозвратно превращается в тепловую. Поэтому к.п.д. всех известных преобразователей энергии всегда меньше единицы. Однако в микромире действует иной процесс: движение микрочастиц обусловлено тепловой энергией - импульс р движения микрочастиц массой m1 определяется как р2/2m1=(3/2)kT, где k - постоянная Больцмана, Т - температура по шкале Кельвина, а соударения микрочастиц между собой вызывают тепловые процессы - среда нагревается, то есть происходит самовоспроизводящийся обмен энергией, при котором беспредметно говорить о тепловых потерях, поскольку тепловая энергия и является источником движения микрочастиц, а это движение порождает саму тепловую энергию. На поддержание хаотического движения микрочастиц и, следовательно, хаотического распределения магнитных моментов (спинов) в веществе, при котором оно не обнаруживает ощутимых магнитных свойств, затрачивается, по-видимому, больше энергии, чем для тех микрочастиц, которые имеют упорядоченное расположение их магнитных моментов. Поэтому высвободившаяся в результате упорядочения микрочастиц (доменов) часть энергии как раз и составляет энергию магнитного поля. Эта энергия самовосполняемая, определяемая природой процессов превращения энергии на микроуровне.
Однако остается неясным вопрос, каким образом механическая работа, совершаемая действием постоянного магнитного поля на магнитные тела или другие магниты, осуществляется без потери энергии магнитного поля. Ведь факт, что работа магнитных сил не приводит к исчезновению намагниченности постоянных магнитов. Работа совершается действием сил, в частности, магнитных сил. По третьему закону Ньютона действие силы вызывает равное и противоположно направленное силовое противодействие. В случае с силовым действием постоянных магнитов возникает вопрос об их источнике энергии, вопрос о том, какой объект затрачивает энергию, а какой ее получает. Но, возможно, нет ни того, ни другого, оба объекта - магнит и притягиваемое или отталкиваемое им тело - оказывают друг на друга силовое воздействие. А поскольку магнит при этом не теряет своей энергии, то из этого следует вывод, что магнит как бы восполняет «потраченную» на перемещение тела своей силой энергию за счет обратного силового действия со стороны этого тела, хотя природа этого преобразования пока не понятна.
Таким образом, постоянные магниты потенциально являются источниками энергии, своеобразными неистощимыми аккумуляторами, «подзаряд» которых осуществляется непрерывно во времени за счет происходящих процессов превращения энергии на молекулярном уровне. «Запуск» в работу таких «аккумуляторов» как толчок к началу осуществления указанных молекулярных процессов производится от внешних источников однократно на этапе создания постоянных магнитов путем доведения специальных ферромагнитных материалов с высокой коэрцитивной силой до их насыщения в магнитном поле соленоидов с током намагничивания и необходимой технологической тренировки магнитов по известным правилам.
Возможной модификацией заявляемого устройства является использование постоянных магнитов 1 и 4 не с плоскими полюсами, а сферическими - для ротора в форме полого шара или сферически-цилиндрическими - для ротора кольцевого типа, что снижает магнитное сопротивление цепей с такими магнитами.
Излишне говорить, что применение магнитных двигателей рассмотренного типа и аналогичных конструкций, использующих постоянные магниты, вместо электромагнитных двигателей, требующих затраты электрической энергии от постороннего ее источника, представляет большой интерес для энергетики. Физические основы работы таких двигателей представляют самостоятельный интерес для физиков-теоретиков, занимающихся проблемами магнетизма. Они должны со временем открыть этот феномен восполнимости энергии магнитного поля постоянных магнитов, независимо от их силового действия, без учета фактора естественного старения в таких магнитах.
Магнитный двигатель, содержащий постоянные магниты и ротор из ферромагнитного вещества, отличающийся тем, что ротор из ферромагнитного вещества выполнен в виде кольца или полого шара, внутри которого неподвижно закреплен первый постоянный магнит, а снаружи от него неподвижно закреплен второй постоянный магнит подковообразной формы, причем магнитные поля первого и второго постоянных магнитов взаимно ортогональны в области расположения ротора и действуют на него с различными магнитными силами, постоянная времени τ процесса перемагничивания ферромагнитного вещества ротора равна τ≈0,09/ωуст., где ωуст. - расчетная угловая скорость вращения ротора в установившемся режиме.
www.findpatent.ru
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве привода. Двигатель на постоянных магнитах содержит сдвоенный статор с постоянными магнитами в виде соленоидов П-образного сечения, расположенными на внутренней поверхности статора, и два ротора, по одному в каждой секции с постоянными магнитами в виде дугообразных стержней, жестко связанных с осью вращения, муфту сцепления, маховик. При взаимодействии разноименных полюсов магнитов статора и ротора магнит ротора втягивается соленоидным магнитом статора, поворачивая ротор на определенный угол до момента совмещения одноименных полюсов магнитов статора и ротора. При выходе переднего по ходу конца магнита ротора за пределы “мертвой зоны” магнит ротора выталкивается из магнита статора и обеспечивает непрерывность вращения. При прохождении ротором “мертвой зоны” движение его поддерживается маховиком и машиной постоянного тока в режиме двигателя, питающегося от аккумулятора и помогающего ротору пройти “мертвую зону”. После прохода “мертвой зоны” нагрузка на валу ротора уменьшается и машина постоянного тока работает в режиме генератора. Происходит рекуперация электроэнергии, которая идет на подзарядку аккумулятора. Технический результат заключается в повышении мощности и КПД. 2 ил.
Предлагаемое изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в других отраслях в качестве привода.
Известно устройство [1] - привод, содержащий статор с постоянными магнитами, ротор с постоянными магнитами, вал, подшипники и экраны.
Недостатком известного устройства является наличие тормозящего взаимодействия между магнитными полями постоянных магнитов статора и ротора, регулировка мощности привода производится изменением расстояния между магнитами статора и ротора, а торможение привода осуществляется путем поворота магнитов статора, что является не технологичным и не совершенным, снижает КПД и мощность привода.
Целью настоящего изобретения является увеличение мощности и КПД двигателя, упрощение управления им в процессе эксплуатации.
Указанная цель достигается тем, что двигатель содержит двухсекционный сдвоенный статор с постоянными магнитами, выполненными в виде соленоидов П-образного сечения, расположенными по внутренней поверхности статора, и два ротора с постоянными магнитами, выполненными в виде дугообразных стержней, жестко связанными с общей для них осью, и вспомогательный саморегулирующийся двигатель постоянного тока.
Известно, что постоянные магниты разноименными полюсами притягиваются, а одноименными полюсами отталкиваются. Постоянные магнитные соленоиды статора и дугообразные магниты ротора при встрече разноименными полюсами притягиваются один к другому, вследствие чего магниты ротора втягиваются в соленоидные магниты статора и ротор поворачивается вместе с осью на некоторый угол.
До момента, когда магниты статора и ротора поравняются одноименными полюсами, образуется "мертвая зона" и нагрузка на валу увеличится и дальнейшее вращение ротора будет происходить за счет энергии вращающегося маховика, расположенного на той же оси, что и ротор, и энергии якоря вспомогательного саморегулирующегося двигателя постоянного тока до момента, когда магнит ротора передним концом по ходу выйдет за пределы "мертвой зоны", в результате чего произойдет выталкивание магнита ротора из полости соленоиного магнита статора и вращение ротора усилится, а нагрузка на валу упадет.
При прохождении магнитом ротора "мертвой зоны" другие магниты, расположенные в роторе, либо втягиваются в соответствующие магнитные соленоиды статора, либо выталкиваются из них в зависимости от их расположения в соленоидах, что помогает поддерживать непрерывность вращения. Дальше цикл повторяется, чем обеспечивается бесперебойность работы двигателя. Что касается саморегулируещегося двигателя постоянного тока, то он перейдет в режим генератора, произойдет рекуперация э/энергии, которая пойдет на подзарядку аккумулятора. Магниты роторов смещены относительно друг друга на некоторый угол. Изменение угла смещения позволяет регулировать режим работы двигателя и его мощность.
На фиг.1 изображен двигатель на постоянных магнитах.
На фиг.2 - то же, вид сбоку в разрезе.
Двигатель на постоянных магнитах содержит двухсекционный статор 1 с постоянными соленоидными магнитами 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 (магниты 8 и 9 не показаны), расположенными в двух секциях, роторы с постоянными дугообразными магнитами 10, 11, 12, 13, 14, 15 (магниты 13, 14, 15 отмечены на втором роторе пунктиром), маховик 18, муфту сцепления 19, ось 16, подшипники 17, рукоять 20, саморегулирующийся двигатель постоянного тока 21, аккумулятор 22.
Двигатель работает следующим образом: при взаимодействии разноименных полюсов постоянных магнитов ротора и статора соленоидные магниты статора 2 первоначально втягивают дугообразные магниты ротора 12 (фиг.1) и ротор поворачивается на некоторый угол до момента, пока магниты статора одноименными полюсами поравняются с магнитами ротора и ротор войдет в "мертвую зону", нагрузка на валу двигателя увеличится и саморегулирующийся двигатель постоянного тока, питающийся от аккумулятора, вместе с маховиком будет помогать вращению до момента, когда магнит ротора передним по ходу концом выйдет за пределы "мертвой зоны", в результате чего произойдет выталкивание магнита ротора из магнита статора (фиг.1 магниты 4 и 10) и вращение ротора усилится, что обеспечит бесперебойное вращение ротора, а саморегулирующийся двигатель постоянного тока перейдет в режим генератора с рекуперацией э/энергии для подзарядки аккумулятора. Дальше цикл повторяется и происходит непрерывное вращение оси 16. Остановка, запуск и реверс двигателя осуществляются с помощью двигателя постоянного тока.
Источник информации
1. Патент РФ №2019901, Н 02 N 11/10, 1994 г.
Двигатель на постоянных магнитах, содержащий статор с постоянными магнитами, ротор с постоянными магнитами, отличающийся тем, что он снабжен машиной постоянного тока, питающейся от аккумулятора, и маховиком, расположенным на той же оси, что и два ротора, выполненные в виде жестко связанных с общей осью постоянных магнитов в форме дугообразных стержней с возможностью их втягивания в постоянные магниты П-образного поперечного сечения, содержащиеся на внутренней поверхности двух секций статора, при этом, указанные постоянные магниты ротора смещены относительно друг друга на некоторый угол, а указанная машина постоянного тока при вхождении магнитов ротора “в мертвую зону” работает в режиме двигателя, а при их выходе из нее - в режиме генератора.
www.findpatent.ru
Изобретение относится к области физики магнетизма и может быть использовано в качестве источника механической энергии, получаемой от преобразования энергии магнитного поля, создаваемого постоянными магнитами.
Магнетизм - особая форма взаимодействия электрических токов и магнитов (тел с магнитным моментом) между собой и одних магнитов с другими магнитами. Магнитное взаимодействие пространственно разнесенных тел осуществляется через магнитное поле Н, которое, как и электрическое поле Е, представляет собой проявление электромагнитной формы движения материи. Между магнитными и электрическими полями нет полной симметрии, так как источниками электрических полей являются электрические заряды, а магнитные заряды - монополи пока не обнаружены, хотя теория предсказывает их существование. Источник магнитного поля - движущийся электрический заряд, то есть электрический ток. В атомных масштабах движение электронов и протонов создает орбитальные микротоки, связанные с переносным движением этих частиц в атомах или атомных ядрах, кроме того, наличие у микрочастиц спина обусловливает существование у них спинового магнитного момента. Поскольку электроны, протоны и нейтроны, образующие атомные ядра, атомы, молекулы и все макротела (газы, жидкости, кристаллические и аморфные твердые тела) имеют собственный магнитный момент, то, в принципе, все вещества подвержены влиянию магнитного поля - обладают магнитными свойствами, то есть являются магнетиками. Магнетики подразделяются на диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики. Последние имеют наибольшую магнитную восприимчивость и используются в технике в качестве эффективных магнитов. В них атомные магнитные моменты спонтанно коллинеарно самоориентируются, образуя аномально большие магнитные моменты. У современных магнитных материалов энергетическое произведение (В Н)max достигает величины 320 Тл·кА/м (40 млн Гс·Э), например, у материала с высокой коэрцитивной силой SmCo3 (см., напр., Преображенский А.А., Биширд Е.Г. Магнитные материалы и элементы, 3 изд., М., 1986; Февралева И.Е. Магнитотвердые материалы и постоянные магниты. К., 1969; Постоянные магниты. Справочник, М., 1971).
Сложность атомной структуры веществ, построенных из огромного числа микрочастиц, дает практически неисчерпаемое разнообразие их магнитных свойств, связь которых с немагнитными свойствами (электрическими, механическими, оптическими и др.) позволяет использовать исследования магнитных свойств для получения информации о внутренней структуре и других свойствах микрочастиц и макротел. Отметим, что магниты обладают внутренней энергией. В случае однородного магнитного поля в объеме магнита V энергия запасенного магнитного поля W
0Н2V/2. Причем эта величина энергии практически не расходуется при силовых взаимодействиях с другими магнетиками и сохраняется благодаря постоянному движению заряженных микрочастиц вещества.
Известно силовое взаимодействие магнитных полей, создаваемых двумя магнитными системами, например, в электрических двигателях, состоящих из подвижного вращающегося ротора и неподвижного статора. В синхронных многофазных двигателях переменного тока в статоре образуется вращающееся магнитное поле, увлекающее за собой намагниченный постоянно ротор: его полюс S постоянно притягивается к полюсу N статора, а противоположный полюс N ротора притягивается полюсом S статора. В коллекторных двигателях постоянного тока, наоборот, вращающиеся за счет работы коллектора магнитные полюса ротора приводят во вращение ротор относительно статора так, что всегда противоположные полюсы статора и ротора тяготеют друг к другу.
Известно, что одноименные полюсы двух магнитных систем отталкивают друг друга, что в технике используется, например, для получения так называемой магнитной подушки, с целью снижения трения при вращении, например в гироскопии.
Ближайшим аналогом (прототипом) заявляемому техническому решению является способ силового взаимодействия магнитного поля магнита с магнитным полем, образованным электрическим током в соленоиде, рамке с током, в роторе, статоре двигателя, в электромагните и др. физических и технических объектах на основе закона электромагнитной индукции Фарадея и закона Био-Савара (см., напр., Краткий справочник по физике, Г.Эберт, пер. со 2-го нем.изд. под ред. К.П.Яковлева, ГИФМЛ, М., 1963, с.434-436).
Недостатком известного технического решения при получении механической энергии при взаимодействии магнитных полей является затрата энергии от ее источника с коэффициентом полезного действия, всегда меньшим единицы, поскольку при прохождении в проводнике электромагнитной системы электрического тока имеют место потери на нагревание проводника, и эти тепловые потери невосполнимы.
Известно, что закон Ома применим к магнитным цепям, однако при этом магнитный ток в магнитной цепи с соответствующим магнитным сопротивлением не создает тепловых потерь, то есть магнитная энергия постоянного магнита не расходуется и не превращается в тепло. В этом смысле постоянный магнит, если абстрагироваться от так называемого старения магнита, является «вечным» источником магнитного поля с заданной величиной энергии. Это обстоятельство создает предпосылки к использованию энергии практически неисчерпаемого магнитного поля для получения механической работы.
Заявляемое техническое решение - магнитный двигатель, содержащий постоянные магниты и вращающийся ротор из ферромагнитного вещества, отличающийся тем, что вращающийся ротор из ферромагнитного вещества выполнен, например, в виде кольца или полого шара, внутри которого неподвижно закреплен первый постоянный магнит прямой формы, а снаружи от него неподвижно закреплен второй постоянный магнит подковообразной формы, магнитные поля первого и второго постоянных магнитов взаимно скрещены, а постоянная релаксации магнитной вязкости Т ферромагнитного вещества ротора выбрана, например, равной 
0,09/
уст. где уст. - угловая скорость вращения ротора в установившемся режиме.
Поставленная цель - получение механического вращения ротора из ферромагнитного вещества в скрещенных магнитных полях внутреннего и внешнего постоянных магнитов - достигается благодаря различию сил, действующих на намагничивающийся ротор со стороны указанных постоянных магнитов, что отвечает различным по величине и противоположным по направлению вращающим моментам, приложенным к указанному ротору, разность которых определяет результирующий вращающий момент, раскручивающий ротор до угловой скорости, ограниченной величиной момента нагрузки (с учетом трения вращения) и магнитной вязкостью ферромагнитного вещества ротора с заданной постоянной времени процесса его перемагничивания.
Устройство одного из вариантов построения магнитного двигателя с вращающимся ротором из ферромагнитного вещества в форме кольца представлено на фиг.1. Оно состоит их внутреннего первого постоянного магнита 1, вращающегося на оси 2 кольцевого ротора 3 из ферромагнитного вещества и внешнего второго постоянного магнита 4, причем магниты 1 и 4 закреплены неподвижно, а их магнитные поля взаимно ортогональны в области расположения ротора 3. Магнитные зазоры между магнитами 1 и 4 и ротором 3 выбраны минимальными, а магнитная индукция магнитов 1 и 4 определяет энергетику устройства.
На фиг.2 указаны магнитные полярности намагниченного первым магнитом 1 ферромагнитного вещества ротора 3 и возникающий при этом вращающий момент M1, направленный по часовой стрелке.
На фиг.3 указаны магнитные полярности намагниченного вторым магнитом 4 ферромагнитного вещества ротора 3 и возникающий при этом вращающий момент М2, направленный против часовой стрелки. На фиг.2 и 3 представлены также эпюры напряженностей магнитного поля, наведенного в соответствующих участках наружной А (для фиг.2) и внутренней В (для фиг.3) поверхностей кольцевого ротора 3, указаны геометрические параметры устройства ротора 3 - радиусы кольца R1 и R 2, причем R=(R1+R 2)/2 - средний радиус кольцевого ротора, а также показаны магнитные силовые линии соответствующих магнитных цепей раздельно по действию магнитов 1 и 4 на ротор 3.
Рассмотрим действие заявляемого устройства.
При неравенстве абсолютных величин моментов M1 и М2 результирующий вращающий момент, приложенный к ротору 3, равен 
M=M1-М2
0. Различие указанных моментов достигается самой конфигурацией магнитных цепей магнитов 1 и 4 и ротора 3. Пусть, например, M 1>М2. В этом случае ротор 3 будет вращаться на оси 2 по часовой стрелке. Поскольку при вращении ротора 3 из ферромагнитного вещества максимумы его намагниченности постоянно смещаются вдоль образующей кольца для системы координат, связанной с ротором, оставаясь неподвижными в системе координат неподвижно закрепленных первого 1 и второго 4 постоянных магнитов, результирующий вращающий момент M действует постоянно во времени, раскручивая ротор 3 при условии, что этот вращающий момент больше момента нагрузки М нагр на ось 2 с учетом ее момента трения ( М>Мнагр).
Поскольку намагниченность ферромагнитного вещества при включении магнитного поля устанавливается во времени по закону I(t)= Im[1-ехр(-t/ )], где Im - установившееся (наибольшее возможное) значение разности намагничивании ферромагнетика от магнитов 1 и 4 для заданных значений их магнитных полей, - постоянная релаксации магнитной вязкости для выбранного ферромагнитного вещества ротора 3, то с увеличением угловой скорости вращения ротора 3 снижается величина результирующего магнитного момента М( ), так как М( ) I(t) при t=
, где = s/ R, s - продольный размер вдоль кольца ротора, внутри которого намагниченность максимальна с уровнем, например, 0,9 Im, R - радиус кольца ротора 3. Таким образом, получаем М( )=0,9
Im= Im[1-ехр(- s/ R)], где - размерный коэффициент пропорциональности, устанавливаемый опытным путем и зависящий от конструкции устройства (в частности, от величины магнитных зазоров между постоянными магнитами 1 и 4 относительно кольцевого ротора 3, а также от конструкции полюсов этих магнитов).
Момент трения оси 2 ротора 3 М тр( ), напротив, растет линейно с увеличением угловой скорости вращения ротора, то есть Мтр( )= , где - размерный коэффициент. Полагая присоединенный момент нагрузки Мпр.н. неизменным, не зависящим от скорости вращения ротора 3, находим уравнение для нахождения угловой скорости вращения ротора 3 в виде М( )=Мпр.н.+Мтр ( ), откуда его явное выражение имеет вид: Im [1-ехр(- s/ R)]=Мпр.н.+ , и при заданных величинах конструктивных параметров устройства и величине присоединенного момента нагрузки легко найти угловую скорость вращения ротора 3. При этом в установившемся режиме с угловой скоростью уст присоединенный момент нагрузки Мпр.н.= Im[1-ехр(- s//уст R)]-уст определяет получаемую от магнитного двигателя механическую работу. Полагая величину ехр (- s/уст R)=0,1 при k= s/R (можно принять, что k=0,2), выбор ферромагнитного вещества для ротора 3 должен удовлетворять условию достижения заданной величины намагниченности ферромагнетика, например, до уровня 0,9 Im в течение промежутка времени t= s/уст R=2,2 , так что находим выражение для постоянной релаксации магнитной вязкости ферромагнитного вещества ротора 3 в виде =k/2,2 уст 0,09/уст. Отметим, что ассортимент ферромагнетиков позволяет выбирать требуемые значения , так как эта величина находится для разных ферромагнетиков в чрезвычайно широком диапазоне - от 10-9 с до нескольких десятков часов.
Намагничивание ферромагнитного вещества ротора 3 со стороны постоянного магнита 1 равно I m1 (соответствует фиг.2), а намагничение со стороны магнита 4 равно Im2 (соответствует фиг.3), так что Im=Im1 -I m2. При этом вращающий момент Mi определяется силой F1, приложенной ортогонально радиусу R ротора 3 и возникающей от силового взаимодействия намагниченности Im1 ферромагнетика ротора 3 с магнитным полем второго постоянного магнита 4, а вращающий момент М 2 - силой F2, приложенной ортогонально радиусу R ротора 3 и возникающей от силового взаимодействия намагниченности Im2 ферромагнетика ротора 3 с магнитным полем первого постоянного магнита 1. Причем указанные силы ортогональны друг другу в силу ортогональности исходных магнитных силовых линий для магнитов 1 и 4, а также не равны друг другу по абсолютной величине, а именно F1>F 2 при заданных конструктивных параметрах устройства, что и создает неуравновешенный вращающий момент M=M1-М2 0.
Как известно, сила, действующая между полюсами с магнитными потоками Ф1 и Ф 2 на сравнительно большом расстоянии d, равна F=Ф 1Ф2/4
0d2, где 0 - абсолютная магнитная проницаемость (0=8,85.10-12 Ф/м). Намагниченность ферромагнитного кольца ротора 3, образованная соответствующими магнитами 1 и 4, может быть эквивалентно представлена как действие образованных магнитов на соответствующих участках кольца - соответственно на наружной части кольца вблизи магнита 1 (зона А на фиг.2) и на внутренней части кольца вблизи магнита 4 (зона В на фиг.3, в низшей точке кольца). При этом можно полагать, в первом приближении, что произведение магнитных потоков Ф 1 Ф2, образованных между указанными полюсами наведенных в кольце магнитов и магнитами 4 и 1 соответственно, в обоих случаях взаимодействия оказывается одинаковым. Однако расстояние между областью максимальной намагниченности кольца, вызванной действием первого (внутреннего) постоянного магнита 1, несколько больше радиуса кольца d1>R, a расстояние между областью максимальной намагниченности кольца, вызванной действием второго (внешнего) постоянного магнита 4, несколько меньше величины (2)1/2 R, то есть d2<1,41 R. Следовательно, силы взаимодействия между соответствующими парами полюсов отличаются между собой почти в 2 раза, так как (d2 /d1)2 2. Кроме того, сила F1 ортогональна радиусу кольца R, а сила F2 - суть проекция на касательную к радиусу кольца от силы, действующей под углом, близким к /4, то есть составляет от последней часть около 0,707 ее значения. Для идеализированного случая тонкого ферромагнитного кольца с минимальными зазорами между магнитами 1 и 4 и кольцом ротора 3 получаются соотношения сил F2/F 1=0,707/2=0,353, что означает в этом случае превышение вращающего момента M1 над вращающим моментов М2 почти втрое, тогда М=0,646 M1=0,646 F 1R=0,162 Ф1Ф2 /0R, где Ф1 - магнитный поток с наружного участка кольца максимальной намагниченности, расположенного вблизи первого постоянного магнита 1, а Ф 2 - аналогичный магнитный поток, образованный вторым постоянным магнитом 4. Корректное решение задачи по определению сил F 1 и F2 обеспечивается интегрированием с учетом конфигурации магнитных силовых линий и топологии магнитных полюсов 1 и 4 и распределения напряженности магнитного поля в ферромагнитном кольце ротора 3, поэтому вышеприведенная оценка является лишь приблизительной, качественной, не претендующей на строгость.
По правилам механики мощность на оси 2 рассмотренного магнитного двигателя, которую можно сообщить механической нагрузке, равна Nн (0,9 М-уст)уст при выборе ферромагнетика ротора 3 с величиной постоянной 0,09/уст. Видно, что для приведения ротора 3 во вращательное состояние необходимо, чтобы коэффициент мог быть задан как <0,9 М/уст, что указывает на имеющееся при работе устройства ограничение по росту угловой скорости ротора 3 при заданном значении величины M, определяемой энергетикой применяемых постоянных магнитов 1 и 4. При выполнении указанного неравенства устройство работает в так называемом «мягком режиме самовозбуждения», то есть приводится во вращательное движение с доведением угловой скорости вращения ротора 3 до значения уст без сообщения ротору какого-либо внешнего толчка (вращательного момента), причем направление вращения всегда жестко определено магнитными полярностями постоянных магнитов 1 и 4 в заданной конструкции и может изменяться на противоположное при смене полярностей любого из названных магнитов.
Следует указать на важное обстоятельство. Магнитный поток первого постоянного магнита 1 в значительной своей части замыкается по внутренней части кольцевого ротора, однако частично намагничивает кольцо с максимумами намагниченности около полюсов N и S магнита 1, которое снаружи становится обладающим свойством магнита с сохранением полярностей магнита 1 (как видно из фиг.2). То же самое относится и к появлению максимумов намагниченности кольца вблизи полюсов постоянного магнита 4 с сохранением полярности этого магнита на внутренних частях кольца (как видно из фиг.3), хотя основной магнитный поток постоянного магнита 4 замыкается по внешней части кольца ротора 3. Таким образом, кольцо из ферромагнитного материала (или полый шар в случае выполнения ротора 3 в форме полого шара со стенками из ферромагнитного вещества) является магнитным экраном несовершенного действия, то есть частично выпускающего наружу этого экрана магнитные поля для соответствующих магнитных цепей с заданными распределениями напряженностей магнитных полей на этих наружных частях «магнитного экрана», что и используется при работе устройства. Следует при этом отметить, что каждый из постоянных магнитов 1 и 4 создает магнитные поля, составляющие которых, замыкающиеся по соответствующим поверхностям ферромагнитного кольца ротора 3, не создают каких-либо вращающих моментов в этом кольце, а неуравновешенный вращающий момент в кольце возникает как следствие различия расстояний от зоны А (фиг.2) до полюса постоянного магнита 4 и от зоны В (фиг.3) до полюса магнита 1 (для тонкого кольца эти расстояния, как указывалось выше, различаются в 1,41 раза), а также из-за различия в углах действия сил магнитного сцепления (в одном случае сила магнитного сцепления ортогональна радиусу кольца, а в другом - направлена к нему под углом, близким к /4). В силу однородности магнитных свойств кольца ротора 3 по всему его объему вращение ротора не изменяет действующего вращающего момента М для заданного значения угловой скорости .
Для примера можно указать, что при вращении ротора 3 со скоростью 3000 об/мин оптимальной величиной постоянной релаксации магнитной вязкости ферромагнитного вещества ротора является 290 мкс.
Известный принцип возрастания энтропии и первое и второе начала термодинамики оперируют с теплоэнергетическими преобразованиями, которые всегда (кроме состояния равновесия) идут с затратой энергии при совершении какой-либо работы, большей той, которая составляет саму проделанную работу, а часть затраченной энергии безвозвратно превращается в тепловую. Поэтому к.п.д. всех известных преобразователей энергии всегда меньше единицы. Однако в микромире действует иной процесс: движение микрочастиц обусловлено тепловой энергией - импульс р движения микрочастиц массой m1 определяется как р 2/2m1=(3/2)kT, где k - постоянная Больцмана, Т - температура по шкале Кельвина, а соударения микрочастиц между собой вызывают тепловые процессы - среда нагревается, то есть происходит самовоспроизводящийся обмен энергией, при котором беспредметно говорить о тепловых потерях, поскольку тепловая энергия и является источником движения микрочастиц, а это движение порождает саму тепловую энергию. На поддержание хаотического движения микрочастиц и, следовательно, хаотического распределения магнитных моментов (спинов) в веществе, при котором оно не обнаруживает ощутимых магнитных свойств, затрачивается, по-видимому, больше энергии, чем для тех микрочастиц, которые имеют упорядоченное расположение их магнитных моментов. Поэтому высвободившаяся в результате упорядочения микрочастиц (доменов) часть энергии как раз и составляет энергию магнитного поля. Эта энергия самовосполняемая, определяемая природой процессов превращения энергии на микроуровне.
Однако остается неясным вопрос, каким образом механическая работа, совершаемая действием постоянного магнитного поля на магнитные тела или другие магниты, осуществляется без потери энергии магнитного поля. Ведь факт, что работа магнитных сил не приводит к исчезновению намагниченности постоянных магнитов. Работа совершается действием сил, в частности, магнитных сил. По третьему закону Ньютона действие силы вызывает равное и противоположно направленное силовое противодействие. В случае с силовым действием постоянных магнитов возникает вопрос об их источнике энергии, вопрос о том, какой объект затрачивает энергию, а какой ее получает. Но, возможно, нет ни того, ни другого, оба объекта - магнит и притягиваемое или отталкиваемое им тело - оказывают друг на друга силовое воздействие. А поскольку магнит при этом не теряет своей энергии, то из этого следует вывод, что магнит как бы восполняет «потраченную» на перемещение тела своей силой энергию за счет обратного силового действия со стороны этого тела, хотя природа этого преобразования пока не понятна.
Таким образом, постоянные магниты потенциально являются источниками энергии, своеобразными неистощимыми аккумуляторами, «подзаряд» которых осуществляется непрерывно во времени за счет происходящих процессов превращения энергии на молекулярном уровне. «Запуск» в работу таких «аккумуляторов» как толчок к началу осуществления указанных молекулярных процессов производится от внешних источников однократно на этапе создания постоянных магнитов путем доведения специальных ферромагнитных материалов с высокой коэрцитивной силой до их насыщения в магнитном поле соленоидов с током намагничивания и необходимой технологической тренировки магнитов по известным правилам.
Возможной модификацией заявляемого устройства является использование постоянных магнитов 1 и 4 не с плоскими полюсами, а сферическими - для ротора в форме полого шара или сферически-цилиндрическими - для ротора кольцевого типа, что снижает магнитное сопротивление цепей с такими магнитами.
Излишне говорить, что применение магнитных двигателей рассмотренного типа и аналогичных конструкций, использующих постоянные магниты, вместо электромагнитных двигателей, требующих затраты электрической энергии от постороннего ее источника, представляет большой интерес для энергетики. Физические основы работы таких двигателей представляют самостоятельный интерес для физиков-теоретиков, занимающихся проблемами магнетизма. Они должны со временем открыть этот феномен восполнимости энергии магнитного поля постоянных магнитов, независимо от их силового действия, без учета фактора естественного старения в таких магнитах.
Магнитный двигатель, содержащий постоянные магниты и ротор из ферромагнитного вещества, отличающийся тем, что ротор из ферромагнитного вещества выполнен в виде кольца или полого шара, внутри которого неподвижно закреплен первый постоянный магнит, а снаружи от него неподвижно закреплен второй постоянный магнит подковообразной формы, причем магнитные поля первого и второго постоянных магнитов взаимно ортогональны в области расположения ротора и действуют на него с различными магнитными силами, постоянная времени процесса перемагничивания ферромагнитного вещества ротора равна 0,09/уст., где уст. - расчетная угловая скорость вращения ротора в установившемся режиме.
www.freepatent.ru
Исполнения магнитных систем двигателя постоянного тока на постоянных магнитах бывают:
1) радиальное расположение магнитов с полюсными наконечниками и без – целесообразно в многополюсных машинах, где число пар полюсов 2р4. Однако, малая длина магнитов вдоль линий магнитного поля заметно усиливает размагничивающее действие магнитодвижущей силы якоря. Для ослабления данного действия применяют полюсные наконечники как на рисунке 3, и к тому же изготовлять магниты из материала который имеет большую коэрцитивную силу.
2) тангенциально расположенные магниты – применяют когда число пар полюсов 2р=2, такому расположению магнитов характерна большая длина, а отсюда и площадь в направлении намагничивания.
3) магниты расположенные «кольцом» – кольцо из магнито-твердого материала образует собой намагничивание.
Постоянные магниты идентичны как в ДПТ на постоянных магнитах, так и на синхронных машинах с постоянными магнитами.
Двигатели постоянного тока с постоянными магнитами нашли широкое применение в маломощных приводах автомобилестроения, авиастроения, а так же в различных системах автоматики. Двигатели используются в кратковременных и повторно-кратковременных циклах роботы. Частоту вращения двигателей можно изменить регулированием напряжения якоря.
Проектировка двигателя постоянного тока на постоянных магнитах очень кропотлива, в ней приходится учитывать влияние МДС якоря.
Преимущества в сравнении с ДПТ от электромагнитного возбуждения:
– более высокий КПД; – меньшие габаритные размеры, масса; – стоимость; – меньший нагрев из-за отсутствия греющейся электромагнитной обмотки возбуждения; – стабильное возбуждение .
Недостатки в сравнении с ДПТ от электромагнитного возбуждения:
– отсутствует регулирование частоты вращения двигателей изменением поля возбуждения; – высокая стоимость материалов из которых производят постоянные магниты ; – сложность изготовления и намагничивания магнитов.
С давних времен человек пытается изобрести вечный двигатель – источник бесконечной энергии без внешних затрат топлива и преобразования энергии в другой вид. Как правило почти каждый инженер хотел собственными руками изобрести такой двигатель. Но досих пор это никому не удалось.
Относительно недавно в интернете появился двигатель на постоянных магнитах. который еще раньше изобрел Тесла, но его изобретения канули в века в месте с ним. Перед вами видео, модели вечного двигателя на постоянных магнитах, сделанного своими руками в домашних условиях, не потребляющего ни какой энергии, но на самом деле никому создать его не удалось и любые заявления о том, что он работает – это лож. Сам созванивался и узнавал у якобы изготовителей вечных двигателей. Их условия сначала заплатите 20 тыс. долларов, а потом может быть через пол. Года мы вам его пришлем и то он не будет вам принадлежать, а вы только получаете этот чудо двигатель в аренду.
Работу этого двигателя обеспечивает перемещения грузов и вспомогательных магнитов попеременно вокруг основного магнита. За счет взаимодействия магнитов грузы в зоне одного полюса приближаются к оси вращения мотора, а в зоне другого полюса грузы отталкиваются от центра вращения. В результате центр масс всей конструкции смещается вправо, что позволяет вращаться двигателю практически вечно, пока будет существовать тяготение Земли и магнитное поле у магнитов.
Проблемой вечного двигателя до сих пор занимаются очень многие энтузиасты из числа ученых и изобретателей. Эта тема особенно актуальна в свете возможного топливно- энергетического кризиса, с которым может столкнуться наша цивилизация.
Одним из наиболее перспективных вариантов считается вечный двигатель на постоянных магнитах, работающий, благодаря уникальным свойствам этого материала. Здесь скрывается большое количество энергии, которой обладает магнитное поле. Основная задача состоит в том, чтобы выделить и преобразовать ее в механическую, электрическую и другие виды энергии. Постепенно, магнит теряет свою силу, однако, она вполне восстанавливаться под действием сильного магнитного поля .
В стандартную конструкцию устройства входят три основные составные части. Прежде всего, это сам двигатель, статор с установленным электромагнитом и ротор с постоянным магнитом. На один вал, совместно с двигателем, устанавливается электромеханический генератор.
В состав магнитного двигателя входит статический электромагнит, представляющий собой кольцевой магнитопроводс вырезанным сегментом или дугой. В электромагните имеется индуктивная катушка, к которой подключается электронный коммутатор, обеспечивающий реверс тока. Сюда же подключается и постоянный магнит. Для регулировки используется простой электронный коммутатор, схема которого представляет собой автономный инвертор.
Запуск магнитного двигателя осуществляется с помощью электротока, подаваемого в катушку из блока питания. Магнитные полюса в постоянном магните располагаются перпендикулярно электромагнитному зазору. В результате возникающей полярности, постоянный магнит, установленный на роторе, начинает вращаться вокруг своей оси. Происходит притяжение магнитных полюсов к противоположным полюсам электромагнита.
Когда разноименные магнитные полюса и зазоры совпадают, в катушке выключается ток и тяжелый ротор проходит по инерции эту мертвую точку совпадения, вместе с постоянным магнитом. После этого, в катушке происходит изменение направления тока и в очередном рабочем зазоре значения полюсов на всех магнитах становятся одноименными. Дополнительное ускорение ротора, в этом случае, происходит за счет отталкивания, возникающего под действием полюсов одноименного значения. Получается так называемый вечный двигатель на постоянных магнитах, который обеспечивает постоянное вращение вала. Весь рабочий цикл повторяется после того, как ротор сделает полный круг вращения. Действие электромагнита на постоянный магнит, практически не прерывается, что и обеспечивает вращение ротора с необходимой скоростью.
Источники: h5e.ru, tnz.dp.ua, tv-show-best.ru, electric-220.ru, otvet.mail.ru
Одним из самых трудных подвигов Геракла на службе у Эврисфея был связан с яблоками Гесперид. Он должен был ...
Большая часть богов Олимпа правила миром, следила за ходом войн и судеб, но был среди этого большинства ...
Залог здоровых волос — хороший лечебный шампунь. Они бывают универсальными, то есть подходят для любых волос, и ...
Наша красота и здоровье зависят от наших каждодневных стараний. Не многие догадываются о том, что не обязательно постоянно ...
Ги Эдер де Фонтенель, член семейства Бомануар, был известнейший участник Католической лиги и, по словам одного...
Демоны древнего мира Греции имели в своем определении иное определение, чем это понимается в традиционных мировых...
objective-news.ru
