Электромагнитный двигатель. Миниэлектростанция. Бестопливный генератор

Электромагнитный двигатель

Альтернативный источник энергии

 

 

Стремительный рост цен на ископаемое топливо, заставил весь мир срочно искать альтернативные источники энергии. Уже предлагается масса вариантов замены традиционному способу производства энергии. Однако все они пока уступают хоть и устаревшим, но испытанным видам производства по многим показателям.

Чтобы стать коммерчески выгодным, новый источник энергии должен обладать рядом свойств:

1.Быть достаточно мощным в сравнительно небольших габаритах.

2.Независимым от внешних условий.

3.Непрерывностью работы.

4.Использовать более дешёвое топливо, либо вообще быть без топливным.
 

В полной мере, таким источником энергии может служить только электромагнитный двигатель, с возбуждением от постоянных магнитов.

Принцип действия данного электромагнитного двигателя основан на законе Ампера для проводника с электротоком в магнитном поле.

F=B L I

Сила, действующая на проводник с электротоком в магнитном поле прямо пропорциональна индукции магнитного поля B, длине проводника L, и силе тока в нём I.
 
Если принять, силу F за мощность электромагнитного двигателя.

Значение B- за мощность магнитного поля постоянных магнитов, а произведение LI   за мощность электромагнитной обмотки, то не сложно заметить, что мощность электромагнитного двигателя с постоянными магнитами может расти только за счёт роста мощности постоянных магнитов. А поскольку – «… постоянный магнит ниоткуда не получает энергию, а его магнитное поле не расходуется, когда им что либо притягиваешь….». «Магнит за три тысячелетия». В.П. Карцев. Стр. 155 , можно утверждать, что при потреблении подобным двигателем электроэнергии мощностью в 1 КВт. Мощность его может составить и 2 и 3 КВт.

2BLI = 2F

3BLI = 3F

  Так гласит закон.  Более того. Если

2B 2L 2I = 8F

3B 3L 3I = 27F

Закон Ампера для проводника с электротоком известен уже давно и не раз проверялся на практике. Пока претензий к нему не было.

Это значит, что используя постоянные магниты в качестве неисчерпаемого источника энергии можно создать электромагнитный двигатель с КПД больше 100 % , о чем долгие годы мечтало всё человечество и с таким упорством отрицали  учёные – физики.

Но почему до сих пор такой источник энергии не был создан?

На это есть целый ряд причин:

         1.    Учёные не могут признать постоянный магнит неисчерпаемым источником энергии. Это, по их мнению, прямое нарушение закона о сохранении энергии. И хотя постоянный магнит существует реально и его магнитное поле действительно не уменьшается при совершении работы, признать этот факт никто не решается.

        2.     Достаточно сильные постоянные магниты были изобретены сравнительно недавно. А способ концентрации магнитного потока, ещё позже. Но без концентрации источника энергии, электростанция не может получиться достаточно компактной, что является одним из основных условий практичности электростанции.

        3.    Природа постоянного магнита описана учёными не правильно. В учебниках нам объясняли, что ферромагнетики не могут стать магнитами, поскольку домены, носители магнитного заряда, расположены в ферромагнетиках хаотично. И их поля  нивелируют друг друга. (Рис.1.)

 

Рис. 1

Однако это утверждение неверно.

Если взять энное количество прямоугольных магнитов и соединить их разноимёнными полюсами, то в результате получим замкнутый круг. Рис.2

 

Рис. 2

 

Рис.3

 

Точно также ведут себя и домены, которые по своей сути  являются элементарными магнитами. Рис.3

Причём домены пытаются сжаться в минимальное кольцо, что бы занять наименьшее энергетическое положение.

Магнитная энергия заключена в это кольцо, и наружу вырваться не может. Это явление используют для защиты механических часов от магнитного поля. Механизм элементарно помещают внутрь железного кольца, которое является магнитным проводником, и магнитное поле двигаясь по пути наименьшего сопротивления, обходит механизм часов вокруг не проникая внутрь железного кольца.

Чтобы получить постоянный магнит, необходимо кольца доменов разорвать, сориентировать  параллельно и закрепить.

Что бы удостовериться в том, что постоянный магнит обладает энергией достаточно поднести железный предмет к современному магниту из редкоземельных материалов.

Сила, с которой предмет притянется к магниту, развеет все сомнения.

Но энергию постоянного магнита необходимо преобразовать в иную, более привычную и изученную. Например, в механическую.

Это можно сделать лишь, создав электромагнитный двигатель, у которого, за счёт мощных постоянных магнитов, КПД будет значительно превышать 100%.

Конечно, двигатель с КПД больше 100% противоречит закону о сохранении энергии. Но этот закон гласит, что подобное невозможно лишь в замкнутой системе. То есть там, где нет внешнего источника энергии. В данной же конструкции внешним источником энергии служит постоянный магнит.

Рис.4

 

Если взять постоянный магнит в виде кольца и удалить некоторую часть его, получится подковообразный магнит с двумя полюсами. Между этими полюсами поместить якорь электродвигателя с электропроводящей обмоткой. Обмотка состоит из ряда катушек размеры, которых соответствуют размеру зазора между полюсами. Если по катушке пропустить постоянный электроток, то в катушке возникнет электромагнитное поле, которое заменит недостающее звено постоянного магнита и замкнёт собою кольцо магнитного поля постоянного магнита. А катушка притянется к магниту. Но если направление тока в катушке поменять, то  катушка оттолкнётся от магнита.

Разместив на статоре ряд подковообразных магнитов, а на якоре ряд электромагнитных катушек, получим электромагнитный двигатель. Рис.5.

 

Рис.5

Похожие двигатели широко используются в промышленности. Но не один из них не имеет КПД больше 100%. Почему? Теперь уже дело в неправильной трактовке природы как магнитного и электромагнитного поля, так и электрического тока.

Учёные утверждают, что магнитное поле сплошное. Однако это физически невозможно.

Любая материя состоит из атомов, и даже сами атомы из элементарных частиц. Нет ничего сплошного. Мир вокруг нас дискретный.

Постоянный магнит состоит из доменов. Из групп атомов. По своей сути, это уже кристаллы. А из чего же состоит магнитное поле? Из силовых линий. Их легко обнаружить с помощью листа бумаги и железных опилок. Энергия магнита заключена в силовых линиях. Вся беда в том, что никаких полей не существует. Но учённые верят в поля и совершенно не признают силовые линии. Хотя и пользуются ими для объяснения некоторых физических явлений.

И хотя никто не знает, что такое энергия, и каким образом она держится в силовой линии? Что из себя представляет сама  силовая линия, и какова её природа, мы, обязаны использовать это природное явление для своих нужд, оставив  поиск ответов будущим поколениям.

Итак, магнитное поле, это пучок силовых линий. Предположительно каждый домен на поверхности магнитного полюса, содержит одну силовую линию. Но силовая линия должна содержать ещё одну характеристику, толщину. Толщина силовой линии зависит от количества доменов выстроенных в один ряд. Словно ручейки воды сливаясь, образуют большую реку. И чем длиннее постоянный магнит, чем толще силовые линии на его полюсах, а значит и магнитное поле на его полюсах.

Но и электромагнитное поле должно иметь подобную природу. Однако доменов там нет.

Отчего же может зависеть количество силовых линий и их толщина в катушке намотанной проводником электрического тока? Наверняка, количество от напряжения,  а толщина от силы тока.

Ведь известно, что по тонкому проводнику можно пропустить электроток практически любого напряжения, если сила тока будет мала. Всё просто. Много тонких линий можно разместить в проводнике, а вот много толстых там не помещаются. Отсюда и падение напряжения при протекании через проводник электротока большой силы. Лишние силовые линии просто выталкиваются из проводника.

Итак, выясняется, чтобы замкнуть магнитное кольцо электромагнитной катушкой, требуется подать на катушку электроток высокого напряжения и малой силы.

К сожалению, пока нет методик подсчёта силовых линий постоянного магнита в зависимости от индукции магнитного поля и количество силовых линий электромагнита в зависимости от напряжения электротока протекающего по этой катушке. Поэтому  приходится устанавливать величину напряжения индивидуально для каждой конструкции двигателя и подбирать экспериментально.

Наилучшим показателем для двигателя по мощности и экономичности будет момент, когда силовые линии и статора и якоря совпадут как по количеству, так и по толщине. Если силовые линии якоря будут тоньше силовых линий статора, КПД такого двигателя возрастёт, однако мощность уменьшится.

Но из за большой индукции магнитного поля статора, применение классического, железосодержащего якоря невозможно. Якорь просто намагнитится под действием магнитного поля статора в местах против магнитных полюсов до насыщения, и чтобы перемагнитить его потребуется электроток большой мощности. Именно поэтому в классических электродвигателях, магнитное поле статора значительно слабее магнитного поля якоря.

Якорь данного электродвигателя должен быть не только немагнитным, но и диэлектрическим.

Причина этому, большие вихревые токи при движении проводников в сильном магнитном поле. Материалом для якоря может служить текстолит или стеклотекстолит.

Главным, в конструкции данного двигателя является концентрация магнитного потока постоянных магнитов. Для этого, к магнитному полюсу из материала с максимальной степенью магнитного насыщения, например «Пермендюр»,  присоединяются постоянные магниты с пяти сторон одноимёнными полюсами. Шестая грань обращена к якорю, куда и выходит концентрированный магнитный поток. Рис.6.

 

Рис.6

Изобретение данного концентратора в основном и способствовало созданию электромагнитного двигателя с КПД больше 100%.Ведь любой энергоноситель необходимо сконцентрировать. Воду в водохранилище с помощью огромной плотины, пар в турбине, повышая температуру и давление, энергию атома, обогащая урановое топливо. Только та энергия которую есть возможность сконцентрировать с большой плотностью в относительно небольших объёмах, способна служить альтернативой классическим видам энергии.                                                                                                                                            

Но  магнитное поле увеличивается только за счёт увеличения количества силовых магнитных линий. Поэтому в двигателе площадь магнитных полюсов желательно уменьшить, чтобы напряжение в обмотке якоря было меньше, а количество полюсов можно увеличить. Рис7.

Рис.7

 

 

Конечно, при увеличении количества полюсов ,потребляемый ток тоже будет расти. Но если двигатель будет потреблять даже 10 КВт. электроэнергии , а его мощность составит 20 КВт. это будет выгодно.

Правда, дешёвым такой двигатель не назовёшь. И редкоземельные магниты, и магнитные полюса из сплава «Пермендюр», достаточно дороги.

Но эти материалы могут служить десятки лет. И обязательно себя окупят. В данном двигателе изнашиваются только подшипники, контактные кольца и щётки контактных колец. Но эти комплектующие сравнительно не дороги и применяются в обычных электродвигателях много лет.

Применение постоянных магнитов в качестве источника энергии ограничивает мощность двигателя. С их помощью и помощью сплава «Пермендюр» возможно получение магнитных полей всего до 2,5 Тл. И совокупную мощность до 100КВт. Но если применить в качестве источника магнитного поля сверхпроводящий магнит, мощность можно резко увеличить и уже говорить о нескольких мегаваттах.

Постоянный магнит, или постоянное магнитное поле сверхпроводящего магнита, уникальный источник энергии. Без топливный, компактный, экологически безвредный. Он отвечает всем требованиям, предъявляемым к источникам энергии как традиционным, так и альтернативным. И достаточно лишь соединить такой двигатель с самым обычным генератором электротока, и добавить пару аккумуляторов, как  мы получим  автономную электростанцию, которая будет вырабатывать электроэнергию круглосуточно и круглогодично, не взирая ни на погоду, ни на географическое положение.

Конечно, в теории кажется всё очень просто. Сконцентрировали магнитный поток. Замкнули полюса искусственным магнитным полем и всё. Но это в теории. На практике всё гораздо сложнее.

 

Предположим, каждый домен постоянного магнита содержит одну силовую линию. По крайней мере, это логично. А размер домена всего 4 микрона. Значит, на один квадратный сантиметр магнитного полюса, приходится примерно 25 000 силовых линий. Если предположить, что один вольт напряжения тоже даёт одну силовую линию, то не трудно понять, какое напряжение необходимо подать на одну катушку якоря. Теоретически это конечно возможно, но практически сделать очень сложно. Напряжение необходимо снижать. Либо увеличить размер домена. Теоретически это тоже возможно, но пока никто не пытался это сделать.

 

Можно также разделить катушку якоря на множество параллельных ветвей.

Профрезеровать в якоре максимально возможное число пазов и одну катушку уложить в один паз. А каждую катушку подключить параллельно. Тогда напряжённость электрических полей будет суммироваться, а не вычитаться как при последовательном подключении.

Но традиционными методами этого сделать не удастся. Альтернативный двигатель требует альтернативных решений.

Есть два решения этой проблемы.

Первый способ решение это создание многофазного ротора. Каждая секция должна быть отдельной фазой. И с помощью электроники подавать на контактные кольца переменное напряжение чередуя фазы. Ничего сложного в этом нет, хотя колец потребуется больше чем привычных три.

 

 

Второй способ коллекторный. Но тоже необычный. Коллекторов должно быть два. Один с положительным током, а второй с отрицательным.

 

В общем, нет ничего невозможного. Просто необходимо это делать на высоком профессиональном уровне. Конечно, сложно. Но ведь не сложнее термоядерной энергетики. Но зато безопасно и значительно дешевле.

 

Владимир Чернышов. Приморский край. e-mail—[email protected]

Магнитный двигатель John W. Ecklin

Магнитный двигатель John W. Ecklin

 Непросто сложить постоянные магниты в узор, который может обеспечить непрерывное усилие в одном направлении, так как, как правило, существует точка, где силы притяжения и отталкивания уравновешены и ротор останавливается. Существуют различные способы избежать этого. Например, можно изменять магнитное поле, отвлекая его посредством компонента из магнито-мягкого железа (mu-metal). Как же построить Магнитный двигатель?

 Существуют много конструкций моторов на постоянных магнитах, но прежде чем показать некоторые из них, вероятно, стоит по обсуждать то, как полезная работа может быть выполнена на вращающемся валу мотора на постоянных магнитах. Генерирование электрической энергии является общей целью многих изобретателей, это может быть достигнуто путем применения постоянных магнитов и катушек. Чем ближе к проводу катушки, тем больше энергия, вырабатываемая в этих катушек. К сожалению, этим создается магнитное сопротивление и оно увеличивается пропорционально электрическому току, потребляемому от катушки. Есть способы уменьшить это сопротивление на вращение вала. Одним из способов является использование Ecklin-Brown стиля для электрического генератора, в котором вал вращения не перемещает магниты мимо катушек, но вместо этого перемещает магнитный экран, который также блокирует и восстанавливает магнитные линии через генерирующие катушки. Имеющийся в продаже материал под названием “mu-metal” особенно хорош в качестве магнитного материала для щита в Ecklin-Brown генераторах. Там используется деталь, которая по форме напоминает знак “плюс”.
 John W. Ecklin получил патент США номер 3.879.622 от 29 марта 1974. В этом патенте на магнит/мотор/электрический генератор, который вырабатывает выходную мощность больше входной, есть все необходимые документы для его репликации. Есть два стиля работы.

Иллюстрация первого способа

 Идея заключается в использовании небольшого маломощного мотора для вращения магнитного щита и для блокировки притяжение двух магнитов. Это вызывает колебания магнитного поля, которое используется для вращения привода генератора.

 В вышеприведенной схеме, мотор в точке А вращает вал и защитные полосы в точке В. Эти прямоугольные mu-metal полоски образуют очень хорошую проводимость для магнитных силовых линий. Когда они выстроились с торца магнитов и эффективно отключают магнит тянущий в области точки С. В точке С, подпружиненный «путешественник» притягивается влево, когда с правой стороны магнит экранирован, с левой стороны магнит не экранирован. Когда вал двигателя вращается дальше, «путешественник» пошел вправо при экранированном левом магните, а правом не экранированном. Это движение передается посредством механической связи в точке D, где она используется для вращения вала электрического генератора. Усилий, необходимых для вращения магнитного щита прикладывается относительно мало, и  John W. Ecklin утверждал, что Р-выхода превышает Р-входа и поэтому данная мощность может быть использована для питания электродвигателя, который вращает магнитный щит, а оставшаяся для питания полезной нагрузки.

Второй способ для эксплуатации идеи:

 Здесь та же идея экранирования используется для получения возвратно-поступательного движения. Затем оно преобразуется в два вращательных движения двух генераторов. Пара магнитов А  помещаются в корпус и прижаты друг к другу двумя пружинами. Пружины полностью выдвинуты, магниты находятся в равновесии, в одном положении щита В. Когда маленький электродвигатель (на схеме не показан) перемещает магнитный щит в сторону, магниты отталкиваются друг от друга, так как их северные полюса находятся близко друг к другу. Это сжимает пружины и через шатуны С вращают валы двух генераторов.

Магнитный двигатель. Модификация

 Модификацией этой идеи является Ecklin-Brown-генератор. В этом устройстве подвижное Магнитное экранирование обеспечивает прямой выход электрической энергии, а не механического движения:

Мотор М вращает 2 магнитных щита А и В, магнитные силовые линии от правого и левого магнита блокируются попеременно. В сердечнике катушек возникает переменное магнитное поле.

Устройство работает следующим образом:

 В положении, показанном слева, магнитные силовые линии проходят сверху вниз через катушки. Когда вал двигателя поворачивается еще на девяносто градусов, в положении на правом рисунке, магнитные силовые линии проходят вверх через катушки. Это показано синими стрелками на схеме. Изменение направления магнитного потока происходит четыре раза за один оборот двигателя.

 Ecklin-Brown модификация предполагает, что электродвигатель используемый для вращения mu-metal щита. Он может иметь тот же ротор и использовать те же магниты.

 Тороидальные формы, безусловно, важны во многих устройствах, которые тянут дополнительную энергию из окружающей среды. Однако Ecklin-Brown генератора выглядит немного сложным для изготовления в домашних условиях. В принципе можно использовать гораздо более простые детали для изготовления, где сердечники катушек – прямые стержни из подходящего материала, например из мягкого железа.

Максимальный потребляемый ток зависит от толщины провода катушки, так что, чем толще провод, тем больше ток, который он может выдержать без перегрева.

 Мы можем использовать обыкновенный магнит или набор магнитов на каждом конце, чтобы вызвать сильное магнитное поле в сердечнике нашей катушки. Мотор вращает два магнитных щита. Они поочередно проходят между магнитом на одном конце сердечника. А затем между магнитом на другом конце сердечника, создавая колебания магнитного поля, проходящего через катушки.

 На рисунке изображен только одна катушка, но там могут быть две катушки:

Или даже четыре катушки:

Можно вообще собрать целую батарею Ecklin-Brown генераторов на одном валу используя на одну группу постоянных магнитов меньше. Катушки можно коммутировать последовательно, для увеличения выходного напряжения или параллельно, для увеличения выходного тока. Получится ли запитать этот Магнитный двигатель от себя же?

Предыдущая статья Следующая

Высокоскоростные двигатели, электрические генераторы, двигатели с постоянными магнитами, двигатели с постоянными магнитами, высокоскоростные двигатели, высокопроизводительные двигатели, подшипники с постоянными магнитами, Magnaforce

для высокой эффективности и удельной мощности высокоскоростных двигателей-генераторов с постоянными магнитами (ПМ) для различных применений и отраслей промышленности.

Наши высокоскоростные двигатели и высокоскоростные генераторы спроектированы на основе гибкой модульной структуры, разработанной с использованием технологически передовых инженерных методов.

Мы разрабатываем двигатели и генераторы нестандартных серий для OEM-производителей, что делает их продукцию более инновационной и конкурентоспособной. Высокоскоростные двигатели находят широкое применение во многих промышленных приложениях. Двигатели с постоянными магнитами Calnetix являются предпочтительным выбором для больших компрессоров, воздуходувок и вертикальных насосов. Мы также являемся ключевым поставщиком сверхминиатюрных двигателей с постоянными магнитами, используемых в искусственных сердцах и других насосах для крови. Генераторы с постоянными магнитами Calnetix используются в небольших вспомогательных силовых установках (ВСУ), а также в крупных промышленных системах выработки электроэнергии.

Преимущества

Благодаря более высокой скорости вращения и использованию магнитных подшипников, высокоскоростные двигатели и высокоскоростные генераторы Calnetix имеют меньшую площадь основания, меньший вес, более высокую эффективность, более высокую надежность и меньшее техническое обслуживание, чем традиционные машины с редуктором. Мощность наших электродвигателей и электрогенераторов варьируется от нескольких ватт до мегаватт с частотой вращения от 4 000 до 450 000 об/мин. Высокоскоростные мотор-генераторы Calnetix обладают следующими преимуществами:

ВЫСОКАЯ СКОРОСТЬ

ВЫСОКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ, ВЫСОКАЯ ТЕМПЕРАТУРА

ВЫСОКАЯ ПЛОТНОСТЬ МОЩНОСТИ

ОПТИМИЗИРОВАННАЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ

СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПРИМЕНЕНИЯ

Продукты 90 003

Высокоскоростные двигатели и генераторы Calnetix широко используются в промышленности благодаря их высокой производительности и высокой эффективность. Двигатель с постоянными магнитами Calnetix оказался очень востребованным не только по соображениям эффективности, но и благодаря надежности, устранению затрат на техническое обслуживание и простоте внедрения. Два стандартных высокоскоростных двигателя-генератора Calnetix показаны и описаны ниже.

Magnaforce™

Ultraforce™

---

Magnaforce™

• Низкое напряжение

• Менее 1 МВт

• Применения, такие как насосы для крови, турбокомпрессоры с электроприводом, UXV, спутники, испытательные стенды, распылительные сушилки для пищевых продуктов, прецизионные лазеры, турбодетандерные и охладительные системы

 

Зачем использовать двигатели и генераторы с постоянными магнитами?

Постоянное стремление к повышению удельной мощности, безмасляной эксплуатации, высокой эффективности и нулевым выбросам приводит к растущему спросу на высокоскоростные двигатели с постоянными магнитами и генераторы. Высокоскоростной двигатель или генератор в сочетании с активными магнитными подшипниками — это комплексное решение для повышения энергоэффективности, надежности и компактности. Некоторые из преимуществ перехода на двигатели с постоянными магнитами включают:

• Нулевая мощность возбуждения

• Эффективность 95% или выше

• Гладкий ротор

• Большой воздушный зазор

• Высокое сопротивление и очень низкая проницаемость ротора

• Уменьшенный размер преобразователя и потери

• И многое другое…

Чтобы узнать больше о преимуществах машин с постоянными магнитами, нажмите здесь.

Ресурсы

Подробнее

Информационный документ

Как работают двигатели с постоянными магнитами

Преимущества

Преимущества машин с постоянными магнитами для высокоскоростных приложений

Технический документ

Управление синхронным двигателем с постоянными магнитами мощностью 750 кВт

Технический документ

Демонстрация улучшения работоспособности и надежности прототипа высокоскоростного дискового распылителя на активных магнитных подшипниках

Технический документ 9 0040

Потери на высокой скорости Машины с постоянными магнитами, используемые в микротурбинах

Магнитный двигатель – Etsy Turkey

Etsy больше не поддерживает старые версии вашего веб-браузера, чтобы обеспечить безопасность пользовательских данных.