Магнитный двигатель с катящимся ротором

Двигатели с электромагнитной редукцией

Индукторные машины известны более 100 лет, однако, применялись они в основном в качестве высокочастотных генераторов. Очевидно, что, используя свойство обратимости электрических машин, можно в двигательном режиме получить весьма низкие скорости вращения.

Принцип работы и основные соотношения параметров двигателей с электромагнитной редукцией (в дальнейшем будем называть индукторными) рассмотрим на основе метода гармонических зубцовых проводимостей, предложенного профессором А.И. Вольдеком для исследования полей в асинхронных машинах.

Пусть на статоре и на роторе имеют место открытые пазы, а левые грани 1-го зубца статора и 1-го зубца ротора совпадают (рис.6.4,а). Этому положению соответствует диаграмма удельной магнитной проводимости зазора (проводимости на единицу длины машины), изображенная в виде прямоугольников с шириной, равной зубцовым перекрытиям (рис. 6.4,б). Повернем ротор на угол g = 2p/zc – 2p/zp, при котором совпадут левые грани двух следующих зубцов статора и ротора (рис. 6.4, а’). Диаграмм проводимости сместится на угол ac = 2p/zc(рис. 6.4,б’), который может быть значительно больше угла поворота ротора. Таким образом, мы получили двигатель, скорость вращения которого значительно меньше скорости вращения магнитного поля статора.

Проведя огибающую усредненных значений проводимостей (штриховые линии на рис. 6.4,б и б’), получим периодическую кривую, содержащую постоянную составляющую и переменную с числом периодов (пар полюсов) p = zр – zс. Если разложить кривуюld в ряд Фурье, ограничиться постоянной составляющей ld0 и первой зубцовой гармоникой проводимости ld1(рис. 6.4,в), то удельную проводимость можно представить в следующем виде [6]:

Рис. 6.4. К вопросу о принципе электромагнитной редукции

(6.4)

где – удельная магнитная проводимость равномерного воздушного зазора;ld1– амплитуда первой зубцовой гармоники проводимости при двухсторонней зубчатости статора и ротора; – угол смещения ротора; – угловая координата.

При равномерном вращении ротора с угловой скоростью w2 угол смещения g = w2t. Для определения угловой скорости вращения гармоники проводимости приравняем к постоянной величине аргумент тригонометрической функции

Продифференцировав это равенство по t и принимая во внимание, что wz = da/dt, получим

(6.5)

При zp > zc гармоника вращается согласно с ротором, при zp о против часовой стрелки, а точка р, принадлежащая телу ротора, повернулась по часовой стрелке на угол jP, который заметно меньше 45 о ). Это вращение и является выходным.

Рис. 6.7. К вопросу о принципе действия ДКР

В конечном итоге при повороте поля статора на один оборот (jC = 2p) ротор повернется на угол, равный разности длин окружностей статора и ротора, деленной на радиус ротора RР:

Переходя к частоте вращения и учитывая, что w1 = 2p, получим

(6.14)

Так как в ДКР (RС – RР)/RР FX, проскальзывание невозможно и ДКР работает в синхронном режиме. В противном случае ротор вращается с проскальзыванием и машина переходит в асинхронный режим.

Несимметричное вращающееся магнитное полет может быть получено различными способами, например, наложением униполярного поля, созданного тороидальной обмоткой постоянного тока, на двухполюсное симметричное вращающееся поле обмотки переменного тока (рис. 6.8,а), или наложением вращающегося двухполюсного поля на вращающееся же четырехполюсное поле (рис. 6.8,б). Этот способ основан на том, что сила одностороннего магнитного притяжения пропорциональна квадрату нормальной составляющей индукции: f

Читайте также:
Садовый насос без электричества и механики

B 2 n. В ряде современных ДКР несимметричное поле создают с помощью специальных схем обмоток и электронных схем питания их.

Рис. 6.8. Способы получения несимметричного магнитного поля

В настоящее время существует большое количество исполнений ДКР, весьма разнообразных по роду тока, по характеру изменения скорости, по форме обкатываемых поверхностей, по назначению и т.д. На рис. 6.9показана конструктивная схема ДКР с униполярным возбуждением. Тотфакт, что в этом двигателе не ротор катится по статору, а катокротора катится по катку статора, не меняет сути дела, а лишь повышаетнадежность машины, поскольку катки можно сделать из износостойкойстали.

На рис. 6.9 обозначено: 1 – корпус; 2 – стальной каток статора; 3 – ферромагнитное кольцо; 4 – тороидальная катушка, питаемая постоянным током и создающая униполярное магнитное поле; 5 – статор с обмоткой, создающей вращающееся магнитное поле; 6 – стальной каток ротора; 7 – магнитопровод, необходимый для замыкания униполярного потока; 8 – сердечник ротора без обмотки.

Достоинства двигателей с катящимся ротором

1)возможность получения очень малых скоростей (коэффициент редукции достигает 1500);

2)хорошее быстродействие (время разгона не превышает 0,01 с);

3)большие пусковые моменты;

4)небольшая кратность пускового тока [(2-3)Iном];

5)отсутствие подшипников, что обеспечивает работу машины практически без смазки.

Недостатки двигателей с катящимся ротором

1)сложность конструкции звена, обеспечивающего передачу несоосного вращения на вал машины. Требуются механизмы типа кардана, альстома, сешерона;

2)вибрации и шум, обусловленные действием центробежных и аксиальных сил, вызванных несоосным вращением больших масс;

3)неизбежный технологический разброс размеров обкатываемых поверхностей, а следовательно, и разброс выходных скоростей вращения ДКР;

4)сравнительно небольшой срок службы вследствие износа поверхностей катков.

Электродвигатель с катящимся ротором

Изобретение относится к электромашиностроению . Цель изобретения улучшение динамических характеристик электродвигателя с катящимся ротором. Статор, двигателя содержит продольно шихтованные сердечники 1, равномерно расположенные по окружности и закрепленные на оси 2 между двумя направляющими колесами 3. Венцы обоих колес выполнены зубчатыми. Ротор в виде беличьей клетки содержит продольно шихтованные стержни 6, закрепленные между двумя кольцами 7, венцы которых выполнены зубчатыми. Венцы колес 3 и 7 представляют собой поверхности качения ротора по статору. Числа сердечников статора и ротора соотносятся также, как и диаметры поверхностей качения или числа ях зубцов. Стержневой магнитопровод ротора, занимает меньшую часть его поверхности, что С 5 , позволяет облегчить активную часть (Л ротора и, тем самым, улучшить динамические характеристики двигателя. 2 ил.

РЕСПУБЛИН (51) 4 Н 02 К 41/06

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3545626/24-. 07 (22) 28. 01. 83 (46) 30. 10. 86. Бюл. М – 40 (7 2) А. С. Айнварг (53) 621. 313. 33(088. 8) (56) Бертинов А.И., Варлей В.В. Электрические машины с катящимся ротором.

M. Энергия, 1969, с.35, рис. 1- 18.

Борзяк Ю.Г., Зайков М.А., Наний В.П.

Электродвигатели с катящимся ротором.

Киев.: Техника, 1982, с.70, рис.41. (54) ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ С КАТЯЩИМСЯ

РОТОРОМ (57) Изобретение относится к электромашиностроению. Цель изобретения— улучшение динамических характеристик электродвигателя с катящимся ротором.

Статор двигателя содержит продольно шихтованные сердечники 1, равномерно. Я0 1267548 A i расположенные по окружности и закрепленные на оси 2 между двумя направляющими колесами 3. Венцы обоих колес выполнены зубчатыми. Ротор в виде беличьей клетки содержит продольно шихтованные стержни 6, закрепленные между двумя кольцами 7, венцы которых выполнены зубчатыми. Венцы колес 3 и

Читайте также:
Секрет магнитного генератора Перендева. Делаем своими руками

7 представляют собой поверхности качения ротора по статору. Числа сердечников статора и ротора соотносятся также, как и диаметры поверхностей качения или числа их зубцов. Стержневой магнитопровод ротора занимает меньшую часть его поверхности, что позволяет облегчить активную часть ротора и, тем самым, улучшить динамические характеристики двигателя.

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано в автоматизированном электроприводе. целью изобретения является улучшение динамических характеристик.

На фиг. 1 и 2 изображен в двух проекциях пример выполнения двигателя с внешним катящимся ротором.

Статор двигателя (фиг.1 и 2) со- 10 держит продольно шихтованные магнитные сердечники 1, равномерно расположенные по окружности через равные углы и закрепленные на оси 2 между двумя направляющими колесами 3. Вен- 15 цы обеих направляющих колес выполне— ны зубчатыми. В “окнах” сердечников статора расположены соосно две кольцевые катушки 4 подмагничивания, подключенные к источнику постоянного тока с противоположной полярностью.На центральных стержнях сердечников статора расположены катушки 5, соединенные в многофаэную (например, двухфазную) обмотку питания с одной 25 парой полюсов, которая подключена к многофазному источнику переменного тока.

Ротор двигателя выполнен в виде беличьей клетки и содержит процоль- 30 но шихтованные стержни б, расположенные равномерно по окружности и закрепленные между двумя кольцами 7.

Венцы колец 7 также выполнены зубчатыми. Зубчатые венцы колец статора 3 и колец ротора 7 представляют собой поверхности качения ротора по статору, они выполняются иэ таких же ма— териалов, как и в известных двигателях с катящимся ротором. 40

Электродвигатель работает следующим образом.

При отсутствии переменного тока в катушках 5 кольцевые катушки 4, обтекаемые постоянным током, созда- 45 ют магнитное поле, прижимающее ротор к статору в таком положении, что против сердечника статора находится сердечник ротора (фиг. 1 и 2).

При этом магнитный поток сердечни- 50 ка статора замыкается (на фиг. 1 показано пунктиром).

При подаче переменного тока в обмотку питания катушек 5 переменная м.д.с. вращается по сердечникам ста- 55 тора и алгебраически складыватеся в м.д.с. постоянного подмагничивания, так, что максимальное значение м.д.с. перемещается по сердечникам с круговой частотой питания. Когда максимальное значение м.д.с. от первого сердечника статора (на фиг.2 он расположей по вертикальной оси вверху) переходит к соседнему сердечнику статора (на фиг.2 он расположен справа от первого), ротор стремится повернуться в такое положение, чтобы максимальное потокосцепление было у соседнего сердечника. Поэтому ротор перекатится (на фиг.2 по часовой стрелке) в такое положение, что против второго сердечника статора установится второй сердечник ротора.

Поскольку соотношение чисел зубцов поверхностей обкатывания такое же, как и соотношение чисел сердечников ротора и статора, при повороте ротора к соседнему статорному сердечнику с максимальной м.д.с. второй сердечник ротора установится точно против второго сердечника статора.

Далее третий сердечник ротора установится точно против третьего сердечника статора и т.д.

Читайте также:
Генератор Владомира (генератор НЭГ). Эксперимент по свободной энергии своими руками

Таким образом, происходит обкатывание ротором поверхностей качения, причем синхронность попадания сердечников ротора против соответствующих сердечников статора обеспечивается тем, что числа сердечников ротора и статора соотносятся также, как и диаметры поверхностей качения или числа их зубцов. Следовательно, рассмотренный двигатель с облегченным ротором, состоящим из отдельных магнитно-изолированных стержней, работает как и синхронный двигатель со сплошным магнитопроводящим катящимся ротором.

Преимуществом предложенного двигателя является то, что стержневой магнитопровод ротора занимает меньшую часть его поверхности, например в двигателе на фиг.1 и 2 меньше 1/3 поверхности„ Это позволяет резко облегчить активную часть ротора и тем самым улучшить его динамические свойства (быстродействие). Кроме того, пространство между стержнями ротора, остающееся свободным, позволяет улучшить охлаждение двигателя, т.е. повысить электромагнитные нагрузки и мощность при том же объеме активной части.

4 сти качения на статоре и роторе,о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения динамических характеристик, магнитопровод ротора выполнен из отдельных сердечников, число которых соотносится с числом сердечников статора, как диаметры их поверхностей качения.

Электродвигатель с катящимся ротором, содержащий статор, магнитопровод которого выполнен из отдельных сердечников с обмотками, эксцентрично установленный ротор с радиально шихтованным магнитопроводом и поверхноСоставитель 3.Горник

Техред JI.Îëåéíèê Корректор М.Демчик

Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 1 303 5, Москва, Ж-35 ° Раушская наб, ° д. 4 /5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4

Синхронный двигатель с катящимся ротором (ДКР)

Синхронный двигатель с катящимся ротором (ДКР)

Синхронный двигатель с катящимся ротором (ДКР). Прототип синхронной электрической машины с вращающимся ротором, разработанный в Советском Союзе, несомненно, найдет широкое применение в системах автоматики, как безредукторный и безредукторный низкоинерционный низкоскоростной рабочий двигатель. На рисунке 14.23 показана структурная схема DKR. Пакет сердечника статора с 3-фазными или 2-фазными (конденсаторный вариант) обмотками 4, ферромагнитным тороидом 6 и роликом статора 7 2 вдавливается в стальной корпус 1.2 тороидальные катушки обмотки постоянного тока 5 размещаются между тороидом и сердечником статора. Ротор расположен эксцентрично относительно отверстия статора, то есть его оси, в отличие от обычных машин Кроме того, на валу статора отверстие не совпадает.

Двигатель сконструирован таким образом, чтобы избежать прямого контакта с ротором. Людмила Фирмаль

  • Стальной футеровочный пакет сердечника 3 Ротора без обмотки, униполярные магнитопроводы 2 потока 8 и 2 ролика 9 закреплены на валу 10 Ротора. Поверхность отверстия пакета статора. Между ними расположение роликов на статоре и Роторе обеспечивает наименьший воздушный зазор. Принцип работы двигателя заключается в следующем. При включении обмотки постоянного тока создается однополярное поле (направление потока Φ=это поле обозначено стрелкой на рис. 14.23), а эксцентриситет создает магнитную силу притяжения с одной стороны сердечника ротора и статора к наименьшей пустоте. Затем включите 2-фазные или 3-фазные обмотки статора биполярного в соответствующей сети переменного тока, и вы увидите вращающееся поле статора, и оно будет добавлено в зазор с однополярным полем.

Примеры решения, формулы и задачи

Решение задач Лекции
Расчёт найти определения Учебник методические указания
    Когда вы разбиваете мощность I на компоненты Yah, вы можете видеть, что Людмила Фирмаль
  • В ДКР, где поверхность роликов статора и ротора гладкая и вал имеет большой момент нагрузки, происходит скольжение и качение, а двигатель работает как асинхронный двигатель. Механические свойства в этом случае аналогичны свойствам гистерезисных двигателей (рис.14.16).С одновременным DCR, поверхность ролика serrated для того чтобы исключить смещение. Главное преимущество синхронного двигателя с вращающимся ротором: возможность значительного снижения оборотов без редуктора. Высокий крутящий момент (номинальный и пусковой); низкая инерционность; возможность работы на остановке (i = 0) без заметного увеличения тока и мощности. Недостатки: требуется специальное кинематическое устройство для передачи вращения от вала ротора качения к выходному валу двигателя. Потребность в двойном питании; злобный.

Образовательный сайт для студентов и школьников

Копирование материалов сайта возможно только с указанием активной ссылки «www.lfirmal.com» в качестве источника.

© Фирмаль Людмила Анатольевна — официальный сайт преподавателя математического факультета Дальневосточного государственного физико-технического института

Электродвигатель с катящимся ротором Советский патент 1985 года по МПК H02K41/06

Описание патента на изобретение SU1141529A1

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано в автоматизированном электроприводе,

Язвестны электродвигатели с катящимся ротором (ДКР), содержащие статор с обмоткой и эксцентрично расположенный 3 расточке статора роторClJ

Недостатком таких ДКР является наличие вибраций.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является электродвигатель с катящимся ротором, содержащий два статора, обмотки одноименных фаз которых смещены в пространстве одна относительно другой на 180, и два ротора, соединенных с выходным валом с помощью шарнира, центр массы которого совпадает с центром массы двигателя С2 J,

В таком двигателе удается снизить вибрации за счет того, что роторы во время работы притягиваются к статорам в двух диаметрально противоположных точках. Однако уровень вибраций двигателя остается относительно высоким, а его ресурс и выходной момент являются недостаточными.

Целью изобретения является повышение выходного момента ресурса и уменьшение вибраций.

Эта цель достигается тем, что в электродвигателе с катящимся ротором, содержащем два статора, обмотки одноименных фаз которых смещены в пространстве одна относительно другой на 180°, и два ротора, соединенных с выходным валом с помощью шарнира, центр массы которого совпадает с центром массы двигателя, шарнир вьшолнен в виде П-образных коромысел, закрепленных в своей средней части в шлицах на торцах цилиндрических пальцев и поперечного валика, на выходном валу выполнено цилиндрическое утолщение, имеющее глухие радиальные отверстия, расположенные равномерно по окружности, в которые вставлены цилиндрические пальцы, и сквозное радиальное отверстие, в котором расположен поперечный валик, причем роторы выполнены в виде гибких цилиндрических оболочек, имеющих равномерно расположенные по окружности отверстия, в которые входят выступы П-образных коромысел, а по всей

длине окружности на наружной поверхности 1Ц1Линдрических оболочек вдоль их оси установлены радиальные пластины.

5 На фиг. 1 схематически изображен Электродвигатель; на фиг. 2 – разрез А-А на фиг. 1.

Электродвигатель содержит два статора 1 с обмотками , роторы 2, соеди0 ненные коромыслами 3. Коромысла 3 установлены в шлицах цилиндрических пальцев 4 и поперечного валика 5 и закреплены в них штифтами 6. Цилиндрические пальцы 4 вставлены в глухие 15 отверстия, выполненные в цилиндрическом утолщении выходного вала 7, а поперечный валик 5 вставлен в сквозное отверстие, выполненное в этом утолщении .

0 Двигатель работает следующим образом.

При подаче питания на обмотки статоров 1 роторы 2 обкатывают их расточки под действием сил вращающегося

5 магнитного поля, притягиваясь к ста.торам за счет сдвига одноимённых фаз обмоток,в двух диаметрально расположенных точках. Вращающий момент передается на выходной вал 7 с помощью коромысел 3, пальцев 4 и поперечного валика 5 одновременно с различных участков поверхностей роторов, .что позволяет им при этом, изгибаясь, сохранять оптимальную форму, обеспе5 чивающую максимальное взаимодействие со статором. Поперечный валик 5 и пальцы 4 свободно поворачиваются . в отверстиях и обеспечивают свободу перемещения ротора в двух взаимно

0 перпендикулярных направлениях, составляющих одно из необходимых условий работы электродвигателей с катящимся ротором. Применение поперечного валика 5 предотвращает выбег одного ротора относительно другого.

Применение гибких роторов вместо жестких позволяет увеличить площадь их механического контакта со статором, что уменьшает удельное давление в области контакта, уменьшает износ обкатывающихся поверхностей, увеличивает ресурс электродвигателя, снижает вибрации и увеличивает передаваемый воашаюиий момент.

Похожие патенты SU1141529A1

Иллюстрации к изобретению SU 1 141 529 A1

Реферат патента 1985 года Электродвигатель с катящимся ротором

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ С КАТЯЩИМСЯ РОТОРОМ, содержащий два статора, обмотки одноименных фаз которых смеи;ены в пространстве одна относительно другой на 180°, и два ротора, соединенных с выходным валом с помощью шарнира I центр массы которого совпадает с центром массы двигателя, о т л-ичающийся тем, что, с целью повышения вьрсодного момента. ресурса и yMeHbrn jraH вибраций, шарнир выполнен в виде П-образныхкоромысел, закрепленных в своей средней чаои в шлицах на торцах цилиндрических пальцев и поперечного валика, на выходном валу вьтолнено цилиндрическое утолщение, имеющее глухие радиальные отверстия, расположенные равномерно по окружности, в которые вставлены цилиндрические пальцы, и сквозное радиальное отверстие, в котором расположен поперечный валик, причем роторы вьшолнены в виде гибких цилиндрических оболочек, имеюпщх равномерно расположенные по окружнос ти отверстия, в которые входят выступы П-образных коромысел, а по всей длине окружности на наружной поверхности цилиндрических оболочек вдоль их оси установлены радиальные пластины.

Магнитный двигатель: миф или реальность?

Идея разработки вечного бестопливного двигателя не нова, за разработку такого агрегата во все времена брались именитые ученые своего времени. Однако ни технических средств для реализации задумки, не возможностей того времени не хватало. В некоторых случаях дело доходило только до теоретического обоснования, но существуют примеры реально разработанных альтернативных двигателей, которые призваны создать конкуренцию классическим электрическим машинам. Одним из таких вариантов является магнитный двигатель.

Миф или реальность?

Вечный двигатель знаком практически каждому еще со школьной скамьи, только на уроках физики четко утверждалось, что добиться практической реализации невозможно из-за сил трения в движущихся элементах. Среди современных разработок магнитных моторов представлены самоподдерживающие модели, в которых магнитный поток самостоятельно создает вращательное усилие и продолжает себя поддерживать в течении всего процесса работы. Но основным камнем преткновения является КПД любого двигателя, включая магнитный, так как он никогда не достигает 100%. Со временем мотор все равно остановится.

Поэтому все практические модели требуют повторного вмешательства через определенное время или каких-либо сторонних элементов, работающих от независимого источника питания. Наиболее вероятным вариантом бестопливных двигателей и генераторов выступает магнитная машина. В которой основной движущей силой будет магнитное взаимодействие между постоянными магнитами, электромагнитными полями или ферромагнитными материалами.

Актуальным примером реализации являются декоративные украшения, выполненные в виде постоянно двигающихся шаров, рамочек или других конструкций. Но для их работы необходимо использовать батарейки, которые питают постоянным током электромагниты. Поэтому далее рассмотрим тот принцип действия, который подает самые обнадеживающие ожидания.

Устройство и принцип работы

Сегодня существует достаточно большое количество магнитных двигателей, некоторые из них схожи, другие имеют принципиально отличительную конструкцию.

Для примера мы рассмотрим наиболее наглядный вариант:

Как видите на рисунке, мотор состоит из следующих компонентов:

  • Магнит статора здесь только один и расположен он на пружинном маятнике, но такое размещение требуется только в экспериментальных целях. Если вес ротора окажется достаточным, то инерции движения хватит для преодоления самого малого расстояния между магнитами и статор может иметь стационарный магнит без маятника.
  • Ротор дискового типа из немагнитного материала.
  • Постоянные магниты, установленные на роторе в форме улитки в одинаковое положение.
  • Балласт — любой увесистый предмет, который даст нужную инерционность (в рабочих моделях эту функцию может выполнять нагрузка).

Все, что нужно для работы такого агрегата — это придвинуть магнит статора на достаточное расстояние к ротору в точке самого наибольшего удаления, как показано на рисунке. После этого магниты начнут притягиваться по мере приближения формы улитки по кругу, и начнется вращение ротора. Чем меньше размер магнитов и чем более плавная форма получится, тем легче произойдет движение. В месте максимального сближения на диске установлена «собачка», которая сместит маятник от нормального положения, чтобы магниты не притянулись в статическое положение.

Разновидности магнитных двигателей и их схемы

Сегодня существует много моделей бестопливных генераторов, электрических машин и моторов, чей принцип действия основан на природных свойствах постоянных магнитов. Некоторые варианты были спроектированы именитыми ученными, достижения которых стали основополагающим камнем в фундаменте науки. Поэтому далее мы рассмотрим самые популярные из них.

Николы Тесла

В данном примере мы рассмотрим одну из разработок известного ученого, конструкция которой приведена на рисунке ниже:

Магнитный двигатель Тесла

Конструктивно магнитный двигатель Тесла состоит из таких элементов:

  • электрического генератора, который представлен двумя дисками из проводника, помещенными в униполярной магнитной среде;
  • гибкого ремня, изготовленного из проводящего материала, расположенного по периферии дисков;
  • независимых магнитов, сохраняющих униполярность полей при вращении дисков.

Такой двигатель, по словам изобретателя, может функционировать и в качестве генератора, вырабатывая электрическую энергию при вращении дисков.

Минато

Этот пример нельзя назвать самовращающимся двигателем, так как для его работы требуется постоянная подпитка электрической энергией. Но такой электромагнитный мотор позволяет получать значительную выгоду, затрачивая минимум электричества для выполнения физической работы.

Схема двигателя Минато

Как видите на схеме, особенностью этого вида является необычный подход к расположению магнитов на роторе. Для взаимодействия с ним на статоре возникают магнитные импульсы за счет кратковременной подачи электроэнергии через реле или полупроводниковый прибор.

При этом ротор будет вращаться, пока его элементы не размагнитятся. Сегодня все еще ведутся разработки по улучшению и повышению эффективности устройства, поэтому назвать его полностью завершенным нельзя.

Николая Лазарева

Это не только простейший гравитационный двигатель, но и одна из реально работающих моделей вечного двигателя. Пример приведен на рисунке ниже:

Двигатель Лазарева

Как видите, для изготовления такого двигателя или генератора вам потребуется:

  • колба;
  • жидкость;
  • трубка;
  • прокладка из пористого материала;
  • крыльчатка и нагрузка на вал.

Принцип действия заключается в том, что вода по тонкой трубке из-за избытка давления будет подниматься вверх и скапывать на прокладку и вращать крыльчатку. Далее вода будет просачиваться сквозь губку и под воздействием магнитного поля Земли дальше стекать в нижний резервуар. Цикл будет повторяться до тех пор, пока жидкость не исчезнет, что в идеально герметичном контуре не произойдет никогда. Для усиления момента на вращаемый вал добавляют магнитные усилители.

Говарда Джонсона

В своих исследованиях Джонсон руководствовался теорией потока непарных электронов, действующих в любом магните. В его двигателе обмотки статора формируются из магнитных дорожек. На практике эти агрегаты получили реализацию в конструкции роторного и линейного двигателя. Пример такого устройства приведен на рисунке ниже:

Двигатель Джонсона

Как видите, на оси вращения в двигателе устанавливаются сразу и статор и ротор, поэтому классически вал вращаться здесь не будет. На статоре магниты повернуты одноименным полюсом к роторным, поэтому они взаимодействуют на силах отталкивания. Особенность работы ученого заключалась в длительном вычислении расстояний и зазоров между основными элементами мотора.

Перендева

Данный вид двигателя, как и предыдущий, представляет собой еще одну модель магнитного взаимодействия между статором и ротором, где обе части содержат постоянные магниты. Схема конструкции обоих представляет собой диск или кольцо, в котором точечно устанавливаются вектолиты.

Магниты статора и ротора в двигателе Переднева

Как видите на рисунке, положение активных элементов имеет угол смещения, который и определяет эффективность вращения машины. Взаимодействие магнитных потоков в двигателе происходит при задании начального крутящего момента. Точность положения и угла наклона можно отстроить только в лабораторных или заводских условиях.

Василия Шкондина

Получить вечный генератор Василию Шкодину не удалось, КПД такого магнитного двигателя и сегодня не превышает 83%. Но и этого более чем достаточно, чтобы его повсеместно применяли для велосипедов, байков и самокатов. Он может эксплуатироваться как в режиме тяги, так и для рекуперации электроэнергии.

Двигатель Шкондина

На рисунке приведена конструкция магнитного двигателя Шкодина. Как видите, и ротор и статор представляют собой кольца. Из магнитных деталей он содержит 11 пар неодимовых магнитов. Ротор устройства содержит 6 электромагнитов, смещенных на одинаковое расстояние друг относительно друга.

Свинтицкого

Еще в конце 90-х украинский конструктор предложит модель самовращающегося магнитного двигателя, который стал настоящим прорывом в технике. За основу им был взят асинхронный двигатель Ванкеля, которому не удалось решить проблему с преодолением 360° оборота.

Игорь Свинтицкий эту проблему решил и получил патент, обратился в ряд компаний, однако асинхронное магнитное чудо техники никого не заинтересовало, поэтому проект был закрыт и за его масштабное тестирование ни одна компания не взялась.

Джона Серла

От электрического мотора такой магнитный двигатель отличает взаимодействие исключительно магнитного поля статора и ротора. Но последний выполняется наборными цилиндрами с таблетками из специального сплава, которые создают магнитные силовые линии в противоположном направлении. Его можно считать синхронным двигателем, так как разница частот в нем отсутствует.

Двигатель Серла

Полюса постоянных магнитов расположены так, что один толкает следующий и т.д. Начинается цепная реакция, приводящая в движение всю систему магнитного двигателя, до тех пор, пока магнитной силы будет хватать хотя бы для одного цилиндра.

Алексеенко

Интересный вариант магнитного двигателя представил ученый Алексеенко, который создал устройство с роторными магнитами необычной формы.

Двигатель Алексеенко

Как видите на рисунке, магниты имеют необычную изогнутую форму, которая максимально сближает противоположные полюса. Что делает магнитные потоки в месте сближения значительно сильнее. При начале вращения отталкивание полюсов получается значительно большим, что и должно обеспечить непрерывное движение по кругу.

Двигатели с катящимся ротором

Принципиальной особенностью двигателей с катящимся ротором (ДКР), отличающей их от других машин, является эксцентричное расположение ротора в расточке статора. Вращающий момент здесь создается за счет сил одностороннего магнитного притяжения.

Принцип действия ДКР рассмотрим с помощью рис. 6.7, на котором изображен статор с эксцентрично расположенным ротором. Допустим, что обмотка статора создает несимметричное магнитное поле, максимум которого в данный момент приходится на т.А. Несимметричное поле создает силу одностороннего магнитного притяжения, под действием которой ротор будет соприкасаться со статором в той же т. А (рис.6.7,а). По мере вращения магнитного поля сила одностороннего притяжения перемещается по расточке статора с синхронной скоростью. В любой момент времени ее можно разложить на составляющие и (рис. 6.7,б). Видно, что , притягивая ротор к статору, заставляет его катиться по внутреннему диаметру последнего с синхронной скоростью. Ротор же медленно поворачивается вокруг собственного центра, причем в противоположном направлении. (На рис. 6.7. поле статора повернулось на против часовой стрелки, а точка , принадлежащая телу ротора, повернулась по часовой стрелке на угол , который заметно меньше ). Это вращение и является выходным.

Рис. 6.7. К вопросу о принципе действия ДКР

В конечном итоге при повороте поля статора на один оборот ротор повернется на угол, равный разности длин окружностей статора и ротора, деленной на радиус ротора :

.

Переходя к частоте вращения и учитывая, что , получим

(6.14)

Так как в ДКР , то существенно меньше , т.е. коэффициент редукции здесь весьма значительный:

. (6.15)

В ДКР различают два момента: электромагнитный момент , вызывающий вращение центра ротора вокруг центра статора со скоростью

(6.16)

и момент , приложенный к ротору и вызывающий медленное вращение ротора вокруг собственного центра со скоростью .

(6.17)

где – сила, возникающая в точке касания ротора о статор, равная по значению и противоположно ей направленная.

Выражение зависит от типа двигателя, электромагнитных нагрузок и способа питания. Для большинства из них

, (6.18)

где: – максимальное значение вращающего момента, зависящее от значений магнитного потока статора и эксцентриситета; – угол между вектором НС статора и продольной осью ротора, под которой понимают линию, проходящую через центр ротора и точку касания ротора и статора.

Двигатели с катящимся ротором могут работать в синхронном и асинхронном режимах. Определяется это соотношением силы трения в точке касания и составляющей . Если , проскальзывание невозможно и ДКР работает в синхронном режиме. В противном случае ротор вращается с проскальзыванием и машина переходит в асинхронный режим.

Несимметричное вращающееся магнитное поле может быть получено различными способами, например, наложением униполярного поля, созданного тороидальной обмоткой постоянного тока, на двухполюсное симметричное вращающееся поле обмотки переменного тока (рис. 6.8, а), или наложением вращающегося двухполюсного поля на вращающееся же четырехполюсное поле (рис. 6.8,б). Этот способ основан на том, что сила одностороннего магнитного притяжения пропорциональна квадрату нормальной составляющей индукции: . В ряде современных ДКР несимметричное поле создают с помощью специальных схем обмоток и электронных схем питания их.

Рис. 6.8. Способы получения несимметричного магнитного поля

В настоящее время существует большое количество исполнений ДКР, весьма разнообразных по роду тока, по характеру изменения скорости, по форме обкатываемых поверхностей, по назначению и т.д.

На рис. 6.9 показана конструктивная схема ДКР с униполярным возбуждением. Тот факт, что в этом двигателе не ротор катится по статору, а катокротора катится по катку статора, не меняет сути дела, а лишь повышает надежность машины, поскольку катки можно сделать из износостойкой стали.

рис. 6.9: 1 – корпус; 2 – стальной каток статора; 3 – ферромагнитное кольцо;
4 – тороидальная катушка, питаемая постоянным током и создающая униполярное
магнитное поле; 5 – статор с обмоткой, создающей вращающееся магнитное поле;
6 – стальной каток ротора; 7 – магнитопровод, необходимый для замыкания униполярного потока; 8 – сердечник ротора без обмотки.

Достоинства двигателей с катящимся ротором

1) возможность получения очень малых скоростей (коэффициент редукции достигает 1500);

2) хорошее быстродействие (время разгона не превышает 0,01 с);

3) большие пусковые моменты;

4) небольшая кратность пускового тока ;

5) отсутствие подшипников, что обеспечивает работу машины практически без смазки.

Недостатки двигателей с катящимся ротором

1) сложность конструкции звена, обеспечивающего передачу несоосного вращения на вал машины. Требуются механизмы типа кардана, альстома, сешерона;

2) вибрации и шум, обусловленные действием центробежных и аксиальных сил, вызванных

несоосным вращением больших масс;

3) неизбежный технологический разброс размеров обкатываемых поверхностей, а следовательно, и разброс выходных скоростей вращения ДКР;

4) сравнительно небольшой срок службы вследствие износа поверхностей катков.

Дата добавления: 2015-07-24 ; просмотров: 184 | Нарушение авторских прав

Магнитный двигатель Минато. Возможна ли «бесплатная» электрическая энергия

Идея практического использования магнитного поля появилась задолго до теорий современной физики. И главным в этой идее было стремление использовать «вечную» намагниченность материалов для получения полезной работы или «бесплатной» электрической энергии.

Попытки практического использования постоянного магнитного поля в двигателях или генераторах не прекращаются. НиТ уже писал о изобретении Джона Серла – бестопливном генераторе, в основе его работы лежит уравновешенная магнитная система. Напомним, что именно появление современных редкоземельных магнитов с высокой коэрцитивной силой подогрело интерес к подобным разработкам. Обилие остроумных конструкций разной степени работоспособности заполонили информационное пространство. Среди них выделяется движитель японского изобретателя Кохеи Минато.

Минато много лет занимался разработкой магнитного двигателя собственной конструкции, изобретенного, по его словам, во время концерта фортепьянной музыки. Свой двигатель он запатентовал в 46 странах.

Среди множества других, аналогичных конструкций, двигатель Минато выделяется очень высокой экономичностью. Не вдаваясь в детали конструкции магнитного двигателя, которые все равно скрыты в патентных описаниях, необходимо отметить несколько его особенностей.

В его магнитном двигателе наборы постоянных магнитов расположены на роторе под определенными углами к оси вращения. Прохождение «мертвой» точки магнитами, которая, по терминологии Минато, называется точкой «коллапса», обеспечивается за счет подачи короткого мощного импульса на электромагнитную катушку статора.

Именно эта особенность и обеспечила конструкции Минато высокую экономичность и бесшумность работы при высоких оборотах вращения. Но утверждение, что КПД двигателя превышает единицу, не имеет под собой никакого основания.

Для анализа магнитного двигателя Минато и похожих конструкций, рассмотрим понятие «скрытой» энергии. Скрытая энергия присуща всем видам топлива: для угля она составляет 33 Дж/грамм; для нефти – 44 Дж/грамм. А вот энергия ядерного топлива оценивается в 43 миллиарда этих единиц. По разным, противоречивым оценкам, скрытая энергия поля постоянного магнита составляет около 30% потенциала ядерного топлива, т.е. это один из самых энергоемких источников энергии.

А вот воспользоваться этой энергией далеко не просто. Если нефть и газ при воспламенении отдает сразу весь свой энергетический потенциал, то с магнитным полем все не так просто. Запасенная в постоянном магните энергия может совершать полезную работу, но конструкция движителей при этом очень сложна. Аналогом магнита может служить аккумулятор очень большой емкости с не менее большим внутренним сопротивлением.

Поэтому сразу возникают несколько проблем: получить большую мощность на валу двигателя при малых его габаритах и массе затруднительно. Магнитный двигатель со временем, по мере расходования запасенной энергии, будет терять свою мощность. Даже предположение о том, что энергия восполняется магнитным полем Земли, не может устранить этот недостаток.

Главным же недостатком является требование прецизионной сборки конструкции двигателей, которое препятствует его массовому освоению. Минато до настоящего времени работает над определением оптимального расположения постоянных магнитов.

Если традиционный асинхронный двигатель выполнить из современных дорогих материалов, например, обмотки из серебра, а магнитопровод из тонкой стальной аморфной ленты (стеклометалл), то при сравнимой с магнитным двигателем цене получим близкий КПД. При этом, асинхронные двигатели будут иметь значительно больший срок службы при простоте изготовления.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: