Устройство работы двигателя на постоянных магнитах

Устройство работы двигателя на постоянных магнитах

Намагничивание магнитных систем электродвигателей и электрогенераторов на постоянных магнитах

Магнитные системы электрических машин, собранные на постоянных магнитах (ПМ), особенно на основе железо-никель-алюминиевых сплавов (ални, алнико), а также магнитной стали, подвержены размагничиванию. Причинами размагничивания могут являться нарушения эксплуатационных режимов — например, ударные обратные токи в обмотках, перегрев, механическое воздействие (удары, вибрация), как по отдельности, так и в сочетании. При этом ухудшаются характеристики электрической машины. У электродвигателей уменьшается крутящий момент, растет потребляемый ток. У электрогенераторов снижается выходное напряжение и мощность. Для восстановления свойств электромашины необходимо произвести заново намагничивание ее магнитной системы предпочтительно до насыщения. Параметры намагничивающего поля и, соответственно, возбуждающего его тока определяются маркой ПМ [ 6 ] и особенностями конструкции магнитной системы. Намагничивание магнитных систем может осуществляться различными методами, в том числе и с помощью установок импульсного намагничивания [ 11 ] .

2. Намагничивание с помощью встроенной намагничивающей обмотки

В магнитных системах некоторых электромашин на основе ПМ марки ални (ЮНД) или алнико (ЮНДК) имеется встроенная маловитковая намагничивающая обмотка, выполненная сплошным куском изолированного провода (как правило, 1 . 3 витка на каждом магните с последовательным включением, рис. 2.1). С ее помощью и производится намагничивание магнитной системы. Желательно это делать на полностью собранной электромашине, чтобы избежать возникающей в процессе сборки частичной потери магнитных свойств ПМ с низким значением коэрцитивной силы.. Намагничивание производится серией последовательных однополярных импульсов тока достаточно большой амплитуды от емкостного накопителя энергии [ 3 ] (рис. 2.2) с соблюдением полярности включения намагничивающей обмотки. Если встроенная намагничивающая обмотка отсутствует, то можно попробовать намотать ее самостоятельно.

Рис. 2.1. Магнитные системы различных электродвигателей постоянного тока с плоским ротором на ПМ ални с намагничивающей обмоткой.

Рис. 2.2. Емкостной накопитель энергии 1 кДж 500 В [ 3 ] .

3. Намагничивание с помощью внешнего электромагнита

Для намагничивания разнообразных магнето, в которых магнитная система ротора выполнена из магнитной стали (рис. 3.1 — 3.3), может использоваться внешний электромагнит (импульсный или постоянного тока).

Рис. 3.1. Двухполюсный внешний ротор электрогенератора на ПМ (магнето). В качестве ПМ используется магнитная сталь.

Рис. 3.2. Роторы магнето, подготовленные для намагничивания.

Рис. 3.3. Магнето с двухполюсным внутренним ротором. В качестве ПМ используется магнитная сталь.

Этот электромагнит может иметь конструкцию, позволяющую подбирать конфигурацию под произвольно заданную магнитную систему [ 10 ] (рис. 3.4). В качестве источника импульсного тока используется, например, емкостной накопитель энергии [ 3 ] или однополярный генератор [ 2 ] (рис. 3.5).

Рис. 3.4. Двухкатушечный электромагнит с изменяемой конфигурацией [ 10 ] .

Рис. 3.5. Однополярный генератор мощных импульсов тока [ 2 ] .

Примеры различных вариантов расположения катушек электромагнита и установки намагничиваемых роторов магнето показаны на рис. 3.6 — 3.8. При намагничивании необходимо соблюдать полярность расположения и подключения катушек.

Рис. 3.6. Катушки электромагнита расположены вертикально, направление магнитных полей противоположное (например, в левой катушке — вверх по оси, в правой — вниз по оси), ротор ставится сверху.

Рис. 3.7. Катушки электромагнита расположены горизонтально, магнитные поля направлены в одну сторону по оси (например, вправо), ротор малого размера устанавливается между катушками.

Рис. 3.8. Катушки электромагнита расположены горизонтально, магнитные поля направлены в одну сторону по оси (например, вправо), ротор большого размера устанавливается между катушками.

4. Намагничивание с помощью специализированных индукторов

Для намагничивания некоторых магнитных систем могут потребоваться специально сконструированные индукторы с импульсными источниками тока [ 2 , 3 ] . Например, четырехполюсный ротор магнето снегохода (рис. 4.1) с феррит-бариевыми или феррит-стронциевыми ПМ можно намагничивать с помощью показанного на рис. 4.2 устройства [ 12 ] , в котором предусмотрено изменение направления намагничивающего поля посредством переключателя. В качестве источника импульсного тока может служить либо однополярный генератор [ 2 ] , либо емкостной накопитель энергии [ 3 ] .

Рис. 4.1. Четырехполюсный ротор магнето снегохода на ферритовых магнитах.

Рис. 4.2. Индуктор для пошагового разнополярного намагничивания роторов магнето снегохода [ 12 ] .

Для диаметрального намагничивания двухполюсных роторов на основе редкоземельных магнитов (РЗМ: самарий-кобальт или неодим-железо-бор) может использоваться специальный импульсный индуктор [ 4 ] , показанный на рис. 4.3. В качестве источника импульса тока используется емкостной накопитель энергии [ 3 ] .

Рис. 4.3. Индуктор для диаметрального намагничивания роторов на РЗМ-магнитах [ 4 ] .

Показанный на рис. 4.4 трехфазный шаговый двигатель с зубчатым ротором содержит одиночный ПМ состава ални, намагниченный по оси. Для его намагничивания до насыщения может использоваться помещенный в стальной корпус цилиндрический соленоид с отверстием (рис. 4.5), в которое полностью входит двигатель в сборе и емкостной накопитель энергии [ 3 ] , создающий импульс тока достаточной амплитуды.

Рис. 4.4. Трехфазный двигатель с зубчатым ротором со снятыми фланцами.

Рис. 4.5. Схема установки трехфазного шагового двигателя с зубчатым ротором в отверстие соленоида для намагничивания. Соленоид расположен в стальном корпусе и закрывается стальной крышкой.

Применяемые в радиоуправляемых моделях электродвигатели с ротором на самарий-кобальтовых магнитах м ожно намагничивать с помощью магнитного импульсного индуктора [ 5 ] , изображенного на рис. 4.6, с емкостным накопителем энергии [ 3 ] в качестве источника импульсного тока. Намагничивание можно производить в полевых условиях, используя в качестве источника энергии бортовую сеть автомобиля или аккумуляторную батарею с преобразователем напряжения =12/

Рис. 4.6. Импульсный магнитный индуктор для намагничивания редкоземельных постоянных магнитов [4] .

8-полюсный импульсный индуктор [ 1 ] , показанный на рис. 4.7, в комплекте с емкостным накопителем энергии 1 кДж 500 В [2] позволяет намагничивать 8-полюсные роторы электрогенераторов диаметром 80 мм шириной 17 мм с ПМ марки ални или алнико до насыщения, а также частично их размагничивать при необходимости.

Рис. 4.7. 8-полюсный импульсный магнитный индуктор для намагничивания роторов электрогенераторов и электромоторов диаметром 80 мм шириной до 17 мм с ПМ ални или алнико.

5. Методика контроля качества намагничивания

Для контроля качества намагничивания магнитной системы электромашин могут использоваться следующие способы:

1. В процессе намагничивания производится измерение тока холостого хода электродвигателя с помощью амперметра. Ток холостого хода после процедуры намагничивания должен уменьшаться. Если за один раз уменьшение недостаточное, то процедура намагничивания производится повторно, пока ток холостого хода не перестает уменьшаться, либо его величина не достигает приемлемого по условиям эксплуатации значения.

2. Производится замер крутящего момента электродвигателя при заданном потребляемом токе (или заданном напряжении питания). После проведения намагничивания величина крутящего момента должна достичь максимума и соответствовать характеристикам электродвигателя.

3. Измеряется выходное напряжение электрогенератора при заданной частоте вращения. Процедура намагничивания должна обеспечить его максимальное значение, соответствующее паспортным данным электрогенератора.

4. При закороченных обмотках электромашины производится точная или приблизительная оценка тормозящего момента, требуемого для вращения ротора на заданной частоте (как правило, небольшой). Если тормозящий момент после намагничивания достигает максимума, то можно считать процедуру намагничивания успешной.

5. С помощью тесламетра [ 9 ] производится измерение магнитной индукции в рабочих зазорах электромашины. После намагничивания она должна достигать максимальных значений, соответствующих паспортным данным.

Ссылки:

• Ални, альни (англ. Alni) — магнитотвердый сплав алюминия, никеля и железа, получаемый методами литья или порошковой металлургии. Свойства и обозначение зависят от соотношения элементов и способа получения. Применяется для изготовления постоянных магнитов. См. также ЮНД, ЮНДК.
• Индуктор — генератор индукции
• Коэрцитивная сила по магнитной индукции — напряженность размагничивающего поля, которое должно быть приложено к предварительно намагниченному образцу, чтобы магнитная индукция в нем стала равна нулю.
• Коэрцитивная сила по намагниченности — напряженность размагничивающего поля, которое должно быть приложено к предварительно намагниченному образцу, чтобы его намагниченность стала равна нулю.
• Магнитная индукция — вектор, численно равный пределу отношения силы, действующей со стороны магнитного поля на элемент проводника с электрическим током, к произведению тока и длины элемента проводника, если длина этого элемента стремится к нулю, а элемент так расположен в поле, что этот предел имеет наибольшее значение, и направленный перпендикулярно к направлению элемента проводника и к направлению силы, действующей на этот элемент со стороны магнитного поля, причем из его конца вращение по кратчайшему расстоянию от направления силы к направлению тока в элементе проводника должно быть видно происходящим против часовой стрелки.
• Намагничивание — воздействие на образец магнитным полем, вследствие которого у образца появляется отличная от нуля остаточная намагниченность.
• Неодим-железо-бор (англ. Ne-Fe-B) — магнитотвердый материал на основе соединения железа, неодима и бора состава Nd₂Fe₁₄B, Nd₃Fe₁₆B, Nd₄Fe₂₈B₃.
• Постоянный магнит — объект, создающий магнитное поле за счет собственных внутренних элементарных электрических токов, текущих без использования внешнего источника энергии в составляющем объект материале.
• Самарий-кобальт (англ. Sm-Co) — магнитотвердый материал на основе интерметаллического соединения самария и кобальта состава SmCo₅. В обозначении марки (например, КС37) буквы обозначают состав (К — кобальт, С — самарий), а число (37) — процентное содержание самария.
• Соленоид (от греч. solen — трубка и eidos — вид) – осесимметричная катушка индуктивности.
• Феррит — двойной окисел состава MeO·Fe₂O₃, где Me — металл (например, Ni — никель, Mn — марганец, Ba — барий, Co — кобальт, Sr — стронций), а Fe₂O₃ — окись железа.
• Феррит бария — магнитотвердый материал на основе окислов железа и бария состава BaO·6Fe₂O₃. В обозначении марки (например, 19БА190) первое число (19) обозначает энергетическое произведение (в кА·Тл/м), первая буква — состав феррита (Б — бариевый), вторая буква — свойства (А — анизотропный, И — изотропный), второе число (190) — коэрцитивную силу по намагниченности (в кА/м).
• Феррит стронция — магнитотвердый материал на основе окислов железа и стронция состава SrO·6Fe₂O₃. В обозначении марки (например, 28СА250) первое число (28) обозначает энергетическое произведение (в кА·Тл/м), первая буква — состав феррита (С — стронциевый), вторая буква — свойства (А — анизотропный, И — изотропный), второе число (250) — коэрцитивную силу по намагниченности (в кА/м).
• Шаговый двигатель — электрический двигатель, полезное механическое перемещение которого совершается скачкообразно из одного промежуточного положения в другое.
• Электрогенератор (электрический генератор) — преобразователь неэлектрической энергии источника в электрическую энергию.
• Электродвигатель (электромотор, электрический двигатель, электрический мотор) — преобразователь электрической энергии в механическую энергию движения.
• ЮНД, ЮНДК — отечественное обозначение группы магнитотвердых сплавов на основе железа, алюминия, никеля, кобальта с легирующими добавками, получаемых методами литья (сплавы ЮНД, ЮНДК) или порошковой металлургии (металлокерамические сплавы ММК). Буквы в обозначении марки сплава обозначают: Ю — алюминий, Н — никель, Д — медь, К — кобальт, Б — ниобий, С — кремний, Т — титан, а цифры — процентное содержание элемента (железо не обозначается). Применяются для изготовления постоянных магнитов. См. также ални, алнико.

Бесколлекторные двигатели постоянного тока. Устройство бесколлекторного двигателя.

Общее устройство (Inrunner, Outrunner)

Схему Inrunner обычно применяют для высокооборотистых двигателей с небольшим количеством полюсов. Outrunner при необходимости получить высокомоментный двигатель со сравнительно небольшими оборотами. Конструктивно Inrunners проще из за того, что неподвижный статор может служить корпусом. К нему могут быть смонтированы крепежные приспособления. В случае Outrunners вращается вся внешняя часть. Крепеж двигателя осуществляется за неподвижную ось либо детали статора. В случае мотор-колеса крепление осуществляется за неподвижную ось статора, провода заводятся к статору через полую ось.

Магниты и полюса

Количество магнитов не всегда соответствует количеству полюсов. Несколько магнитов могут формировать один полюс:

В этом случае 8 магнитов формируют 4 полюса. Размер магнитов зависит от геометрии двигателя и характеристик мотора. Чем сильнее применяемые магниты, тем выше момент силы, развиваемый двигателем на валу.

Магниты на роторе закрепляются с помощью специального клея. Реже встречаются конструкции с держателем магнитов. Материал ротора может быть магнитопроводящим (стальным), немагнитопроводящим (алюминиевые сплавы, пластики и т.п.), комбинированным.

Обмотки и зубья

Количество зубьев статора должно делиться на количество фаз. т.е. для трехфазного бесколлекторного двигателя количество зубьев статора должно делиться на 3. Количество зубьев статора может быть как больше так и меньше количества полюсов на роторе. Например существуют моторы со схемами: 9 зубьев/12 магнитов; 51 зуб/46 магнитов.

Двигателя с 3-х зубым статором применяют крайне редко. Поскольку в каждый момент времени работает только две фазы (при включении звездой), магнитные силы воздействуют на ротор не равномерно по всей окружности (см. рис.).

Силы, воздействующие на ротор, стараются его перекосить, что приводит к увеличению вибраций. Для устранения этого эффекта статор делают с большим количеством зубьев, а обмотку распределяют по зубьям всей окружности статора как можно равномернее.

В этом случае магнитные силы, воздействующие на ротор, компенсируют друг друга. Дисбаланса не возникает.

Варианты распределения обмоток фаз по зубьям статора

Вариант обмотки на 9 зубов

Вариант обмотки на 12 зубов

В приведенных схемах число зубов выбрано таким образом, чтобы оно делилось не только на 3. Например, при 36 зубьях приходится 12 зубьев на одну фазу. 12 зубьев можно распределить так:

6 групп по 2 зуба

4 группы по 3 зуба

3 группы по 4 зуба

2 группы по 6 зубьев

Наиболее предпочтительна схема 6 групп по 2 зуба.

Существует двигатель с 51 зубом на статоре! 17 зубов на одну фазу. 17 — это простое число, оно нацело делится только на 1 и на само себя. Как же распределить обмотку по зубьям? Увы, но я не смог найти в литературе примеров и методик, которые помогли бы решить эту задачу. Оказалось, что обмотка распределялась следующим образом:

Рассмотрим реальную схему обмотки.

Обратите внимание, что обмотка имеет разные направления намотки на разных зубьях. Разные направления намотки обозначаются прописными и заглавными буквами. Детально о проектировании обмоток можно прочитать в литературе, предложенной в конце статьи.

Классическая обмотка выполняется одним проводом для одной фазы. Т.е. все обмотки на зубьях одной фазы соединены последовательно.

Обмотки зубьев могут соединяться и параллельно.

Так же могут быть комбинированные включения

Параллельное и комбинированное включение позволяет уменьшить индуктивность обмотки, что приводит к увеличению тока статора (следовательно и мощности) и скорости вращения двигателя.

Обороты электрические и реальные

Датчики положения

Имеется в виду «электрических» градусов. Т.е. для многополюсного двигателя физическое расположение датчиков может быть таким:

Иногда датчики располагают снаружи двигателя. Вот один из примеров расположения датчиков. На самом деле это был двигатель без датчиков. Таким простым способом его оснастили датчиками холла.

На некоторых двигателях датчики устанавливают на специальном устройстве, которое позволяет перемещать датчики в определенных пределах. С помощью такого устройства устанавливается угол опережения (timing). Однако, если двигатель требует реверса (вращения в обратную сторону) потребуется второй комплект датчиков, настроенных на обратный ход. Поскольку timing не имеет решающего значения при старте и низких оборотах, можно установить датчики в нулевую точку, а угол опережения корректировать программно, когда двигатель начнет вращаться.

Основные характеристики двигателя

Звезда и Треугольник

При включении звездой ток протекает через две обмотки. Результирующее сопротивление равно сумме сопротивлений двух обмоток R=R1+R2. Соответственно максимально возможный ток, протекаемый через обмотки I=U/(R1+R2). Потребляемая мощность P=U*I Предположим, что напряжение 10 В, а сопротивление обмотки 1 ОМ. Тогда ток I=10/(1+1)=5А. Потребляемая мощность P=10*5=50 Вт.

При включении треугольником ток протекает через все обмотки. Результирующее сопротивление обмоток R=(R1*(R2+R3))/(R1+R2+R3). Соответственно, максимально возможный ток, протекаемый через обмотки I=U/((R1*(R2+R3))/(R1+R2+R3)

При таком же напряжении и сопротивлении обмоток получаем ток I=10/((1*(1+1))/(1+1+1))=15А. Потребляемая мощность P=10*15=150 Вт.

При включении треугольником вырастают и обороты двигателя. Обмотки двигателя соединенные треугольником греются больше, чем при включении звездой.

Очевидно, что простым переключением обмотки с звезды в треугольник можно получить двигатель с совершенно другими характеристиками.

В высокомоментных двигателях с длительным режимом включения целесообразно применять звезду. В двигателях, работающих в кратковременном режиме, требующих более высоких оборотов, целесообразно применять треугольник.

Иногда в электротранспорте старт и разгон выполняется при включении обмоток звездой (так как это включение обеспечивает высокий момент на валу, но меньшие обороты), после разгона выполняется переключение в треугольник (обороты выше, момент меньше). Это позволяет увеличить диапазон оборотов двигателя, сохранив стартовые характеристики.

В следующей статье будет рассмотрен алгоритм управления бесколлекторными двигателями.

Магнитный двигатель своими руками — фантастика или реальность

В чем преимущества и минусы работающих двигателей на магнитной энергии.

Практически все происходящее в нашем быту целиком зависит от электроэнергии, однако существуют некоторые технологии, позволяющие совсем избавиться от проводной энергии. Давайте вместе рассмотрим, можно ли изготовить магнитный двигатель своими руками, в чем состоит принцип его работы, как он устроен.

Принцип работы магнитного двигателя

Сейчас существует понятие, что вечные двигатели могут быть первого и второго вида. К первому относятся устройства, производящие самостоятельно энергию – как бы из воздуха, а вот второй вариант – двигатели, получающие эту энергию извне, в ее качестве выступает вода, солнечные лучи, ветер, а затем устройство преобразовывает полученную энергию в электричество. Если рассматривать законы термодинамики, то каждая из этих теорий практически неосуществима, однако с подобным утверждением совершенно не согласны некоторые ученые. Именно они начали разрабатывать вечные двигатели, относящиеся ко второму типу, работающие на получаемой от магнитного поля энергии.

Разрабатывали подобный «вечный двигатель» множество ученых, причем во разное время. Если рассматривать конкретнее, то наибольший вклад в такое дело, как развитие теории создания магнитного двигателя совершили Василий Шкондин, Николай Лазарев, Никола Тесла. Помимо них хорошо известны разработки Перендева, Минато, Говарда Джонсона, Лоренца.

Все они доказывали, что силы, заключенные в постоянных магнитах, имеют огромную, постоянно возобновляемую энергию, которая пополняется из мирового эфира. Тем не менее, суть работы постоянных магнитов, а также их действительно аномальную энергетику никто на планете до сих пор не изучил. Именно поэтому так никто не смог пока достаточно эффективно применить магнитное поле для того, чтобы получить действительно полезную энергию.

Сейчас еще никто не смог создать полноценного магнитного двигателя, однако существует достаточное количество весьма правдоподобных устройств, мифов и теорий, даже вполне обоснованных научных работ, которые посвящены разработке магнитного двигателя. Всем известно, что для сдвига притянутых постоянных магнитов требуется значительно меньше усилий, нежели для того, чтобы их оторвать один от другого. Именно это явление чаще всего используется, чтобы создать настоящий «вечный» линейный двигатель на основе магнитной энергии.

Каким должен быть настоящий магнитный двигатель

В общем, выглядит подобное устройство следующим образом.

1. Катушка индуктивности.
2. Магнит подвижный.
3. Пазы катушек.
4. Центральная ось;
5. Шарикоподшипник;
6. Стойки.
7. Диски;
8. Постоянные магниты;
9. Закрывающие магниты диски;
10. Шкив;
11. Приводной ремень.
12. Магнитный двигатель.

Любое устройство, которое изготовлено на подобном принципе, вполне успешно может быть использовано для выработки по-настоящему аномальной электрической и механической энергии. Причем, если применять его как генераторный электрический узел – то он способен вырабатывать электроэнергию такой мощности, которая существенно превышает аналогичное изделие, в виде механического приводного двигателя.

Теперь разберем подробнее, что вообще представляет из себя магнитный двигатель, а также почему множество людей пытаются разработать и воплотить в реальность эту конструкцию, видя именно в ней заманчивое будущее. Действительно настоящий двигатель этой конструкции должен функционировать исключительно только на магнитах, при этом используя непосредственно для перемещения всех внутренних механизмов их постоянно выделяемую энергию.

Важно: основной проблемой разнообразных конструкций основанных именно на использовании постоянных магнитов, становится то, что они склонны стремиться к статическому положению, именуемому равновесием.

Когда рядом привинтить два достаточно сильных магнита, то они двигаться будут только до момента, когда будет достигнуто на минимально возможной удаленности максимальное притяжение между полюсами. В реальности они просто друг к другу повернутся. Поэтому каждый изобретатель разнообразных магнитных двигателей пытается сделать переменным притяжение магнитов за счет механических свойств самого двигателя или использует функцию своеобразного экранирования.

При этом магнитные двигатели в чистом виде очень неплохи по своей сущности. А если добавить к ним реле и управляющий контур, использовать гравитацию земли и дисбаланс, то они становятся действительно идеальными. Их смело можно именовать «вечными» источниками поставляемой бесплатной энергии! Есть сотни примеров всевозможных магнитных двигателей, начиная от наиболее примитивных, которые можно собрать собственноручно и заканчивая японскими серийными экземплярами.

В чем преимущества и минусы работающих двигателей на магнитной энергии

Преимуществами магнитных двигателей является их полная автономия, стопроцентная экономия топлива, уникальная возможность из средств, находящихся под руками, организовать в любом требуемом месте установку. Также явным плюсом выглядит то, что мощный прибор, изготовленный на магнитах может обеспечивать жилое помещение энергией, а также такой фактор, как возможность гравитационному мотору работать до тех пор, пока он не износится. При этом даже перед физической кончиной он способен выдавать максимум энергии.

Однако у него имеются и определенные недостатки:

• доказано, что магнитное поле весьма негативно воздействует на здоровье, особенно этим отличается реактивный движок;
• хотя имеются положительные результаты экспериментов, большинство моделей совсем не функционируют в естественных условиях;
• приобретение готового устройства еще не гарантирует, что оно будет успешно подключено;
• когда появится желание купить магнитный поршневой или импульсный двигатель, стоит быть настроенным на то, что он будет иметь слишком завышенную стоимость.

Как самостоятельно собрать подобный двигатель

Подобные самоделки пользуются неизменным спросом, о чем свидетельствуют практически все форумы электриков. Из-за этого следует подробнее рассмотреть, каким же образом можно самостоятельно собрать дома работающий магнитный двигатель.

То приспособление, которое сейчас мы вместе попробуем сконструировать, будет состоять из соединенных трех валов, причем они должны скрепляться так, чтобы центральный вал был прямо повернут к боковым. По центру среднего вала необходимо прикрепить диск, изготовленный из люцита и имеющий диаметр около десяти сантиметров, а его толщина составляет немногим больше одного сантиметра. Наружные валы также должны оснащаться дисками, но уже вдвое меньшего диаметра. На этих дисках закрепляются небольшие магниты. Из них восемь штук крепят на диск большего диаметра, а на маленькие — по четыре.

При этом ось, где расположены отдельные магниты, должна располагаться параллельно плоскости валов. Их устанавливают так, чтобы концы магнитов проходили с минутным проблеском возле колес. Когда эти колеса приводятся руками в движение, то полюсы магнитной оси станут синхронизироваться. Чтобы получить ускорение настоятельно рекомендуется в основании системы установить брусок из алюминия так, чтобы конец его немного соприкасался с магнитными деталями. Выполнив подобные манипуляции, можно будет получить конструкцию, которая будет вращаться, выполняя полный оборот за две секунды.

При этом приводы необходимо устанавливать определенным образом, когда все валы будут вращать относительно других аналогично. Естественно, когда выполнить на систему сторонним предметом тормозящее воздействие, то она прекратит вращение. Именно такой вечный двигатель на магнитной основе впервые изобрел Бауман, однако у него не получилось запатентовать изобретение, поскольку в то время устройство относилось к той категории разработок, на которые патент не выдавался.

Этот магнитный двигатель интересен тем, что совершенно не нуждается во внешних энергетических затратах. Только магнитное поле вызывает вращение механизма. Из-за этого стоит попробовать самостоятельно соорудить вариант подобного устройства.

Для выполнения эксперимента потребуется заготовить:

• диск, изготовленный из оргстекла;
• двухсторонний скотч;
• заготовку, выточенную из шпинделя, а затем закрепленную на стальном корпусе;
• магниты.

Важно: последние элементы необходимо слегка подточить с одной из сторон под углом, тогда можно будет получить более наглядный эффект.

На заготовку из оргстекла в виде диска по всему периметру требуется наклеить с помощью двухстороннего скотча кусочки магнита. Располагать их необходимо наружу сточенными краями. При этом следует обязательно проследить, чтобы все сточенные края каждого магнита обязательно имели одностороннее направление.

В результате полученный диск, на котором расположены магниты, необходимо закрепить на шпинделе, а затем проверить, насколько свободно он будет вращаться, чтобы не допустить ни малейшего цепляния. Когда к выполненной конструкции поднести маленький магнит, аналогичный тем, которые уже наклеены на оргстекло, то ничего не должно измениться. Хотя если попробовать сам диск немного покрутить, то станет заметен небольшой эффект, хотя и весьма незначительный.

Теперь следует поднести больший размерами магнит и понаблюдать, как изменится ситуация. При подкручивании рукой диска механизм останавливается все равно в промежутке, имеющемся между магнитами.

Когда взять только половинку магнита, который поднести к изготовленному механизму, зрительно видно, что после легкого подкручивания он немного продолжает движение из-за воздействия слабого магнитного поля. Осталось проверить, каким будет наблюдаться вращение, если поочередно убирать магнитики с диска, делая между ними большие промежутки. И этот эксперимент обречен на фиаско — диск неизменно будет останавливаться точно в магнитных промежутках.

Проведя длительные исследования, каждый сможет воочию убедиться, что подобным образом не получится изготовить магнитный двигатель. Следует поэкспериментировать с иными вариантами.

Заключение

Магнитомеханическое явление, заключающееся в необходимости применять действительно незначительные усилия, чтобы сдвигать магниты, если сравнивать с попыткой их отрыва, использовано повсеместно для создания, так называемого, «вечного» линейного магнитного мотора-генератора.

Многие верят, что очень скоро наступит время, когда мощную энергию человечество сможет получать без использования газа и нефтепродуктов. На самом деле гигаватты электроэнергии, которая будет совершенно бесплатной, можно получать, если руководствоваться только магнетизмом, законами электростатики, силы тяготения и постулатами Архимеда. опубликовано econet.ru

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:

Магнитный двигатель

С давних пор многие ученые и изобретатели мечтали построить так называемый вечный двигатель. Работа над этим вопросом не прекращается и в настоящее время. Основным толчком к исследованиям в данной области послужил надвигающийся топливный и энергетический кризис, который вполне может стать реальностью. Поэтому, уже в течение длительного времени разрабатывается такой вариант, как магнитный двигатель, схема которого основана на индивидуальных свойствах постоянных магнитов. Здесь главной движущей силой выступает энергия магнитного поля.

Из чего состоит магнитный двигатель

Следует отметить, что все подобные изыскания проводятся, в основном, теоретически. На практике такой двигатель еще не создан, хотя определенные результаты уже имеются. Уже разработаны общие направления, позволяющие понять принцип работы этого устройства.

Конструкция магнитного двигателя коренным образом отличается от обыкновенного электрического мотора, где главной движущей силой является электрический ток.

Магнитный двигатель функционирует исключительно за счет постоянной энергии магнитов, приводящей в движение все части и детали механизма. Стандартная конструкция агрегата состоит из трех основных деталей. Кроме самого двигателя, здесь имеется статор, на который устанавливается электромагнит, а также, ротор, на котором размещается постоянный магнит.

Вместе с двигателем, на один и тот же вал, производится установка электромеханического генератора. Кроме того, весь агрегат оборудован статическим электромагнитом. Он выполнен в виде кольцевого магнитопровода, в котором вырезается сегмент или дуга. Электромагнит дополнительно оборудован катушкой индуктивности. К ней производится подключение электронного коммутатора, с помощью которого обеспечивается реверсивный ток. Регулировка всех процессов осуществляется электронным коммутатором.

Принцип работы магнитного двигателя

В первых моделях применялись железные части, на которые должен был оказывать влияние магнит. Однако, чтобы вернуть такую деталь в исходное положение, нужно затратить столько же энергии.

Для решения этой проблемы был использован медный проводник с пропущенным по нему электрическим током, который мог притягиваться к магниту. При отключении тока, взаимодействие между проводником и магнитом прекращалось. В результате проведенных исследований была обнаружена прямая пропорциональная зависимость силы воздействия магнита от его мощности. Поэтому, при постоянном электрическом токе в проводнике и увеличивающейся силе магнита, воздействие этой силы на проводник также будет расти. С помощью повышенной силы будет вырабатываться ток, который, в свою очередь, будет проходить через проводник.

На этом принципе был разработан более совершенный магнитный двигатель, схема которого включает все основные этапы его работы. Его пуск производится электротоком, поступающим в индуктивную катушку. При этом, расположение полюсов постоянного магнита перпендикулярно к вырезанному зазору в электромагните. Возникает полярность, в результате которой начинается вращение постоянного магнита, установленного на роторе. Его полюса начинают притягиваться к электромагнитным полюсам с противоположным значением.

При совпадении разноименных полюсов, происходит выключение тока в катушке. Ротор, под действием собственного веса, вместе с постоянным магнитом проходит за счет инерции эту точку совпадения. Одновременно, в катушке изменяется направление тока, и полюса в очередном рабочем цикле принимают одноименное значение. Происходит отталкивание полюсов, заставляющее ротор дополнительно ускоряться.

Электродвигатель без постоянных магнитов

Известно, что электрокары намного более экологически чистое и экономичное средство передвижения. Сейчас это перспективное направление развития автомобилестроения наряду с беспилотными автомобилями. Правда, купить электрокар могут далеко не все, в основном те, кто в последнюю очередь задумывается об экономии топлива. Высокая стоимость комплектующих электротранспорта делает его дорогим в целом и недоступным для массового потребителя. Возможное решение по удешевлению технологии нашли инженеры компании «Электротранспортные технологии». Речь идет о разработке без щёточного тягового электродвигателя с заявлением о принципиально новой его конструкции.

электромотор без постоянных магнитов

Технический директор компании «Электротранспортные технологии» Илья Федичев прокомментировал суть и перспективы работы:

«Обычно моторы электромобилей изготавливают с применением постоянных магнитов. Именно они создают магнитное поле, которое заставляет вращаться ротор. Мы используем тот же принцип, только вместо постоянных магнитов поле формирует обычная медная катушка возбуждения. Суть разработки заключается в том, что нам удалось создать контроллер и алгоритм, который управляет катушкой, чтобы она обеспечивала необходимые параметры магнитного поля.
Отказавшись от постоянных магнитов, мы почти в два раза сократили вес электродвигателя и сделали его куда более компактным при той же мощности. И самое главное, наш мотор при массовом производстве обойдётся примерно в 80 тысяч рублей, то есть в 3,7 раза дешевле, чем китайский».

Как заявляют создатели, с применением новой технологии потери КПД практически отсутствуют. Как у других современных электромоторов, КПД усовершенствованного синхронного двигателя составляет 90%. Важным преимуществом является то, что запас хода электрокара с новым двигателем больше на 15%. Благодаря конструкции без постоянных магнитов, а на катушках возбуждения, мотор не даёт провалов КПД на высоких оборотах, меньше нагревается и меньше потребляет электроэнергию. Новый электромотор не боится перегрузок. Как удалось выяснить – этому способствует отказ от использования в двигателе постоянных магнитов. Технически это выглядит следующим образом: сила магнитного поля управляется катушкой и тем самым регулирует крутящий момент и силу тяги. Системы с постоянными магнитами не позволяют совершать такие манёвры.

Любопытно, что питание нового мотора происходит как от аккумуляторной батареи, так и от водородных ячеек. Это значительно увеличивает пробег без дозаправки, но на сколько конкретно в километрах пока не известно.

Действующий образец двигателя применяется в беспилотных складских тележках на территории промышленных предприятий.

В планах компании изготовить опытный электромобиль на базе грузопассажирской модели LADA Granta —ВИС-2349.