Elektromagnetické motory: popis a princip činnosti

Elektromagnetická konstrukce motoru získají slávu, nejsou široce používány. Až do dnešního dne vzbuzuje téma trvalého pohybu vzrušení designérů po celém světě. Náklady na elektrickou energii jsou v porovnání s benzínem nebo naftou. Každý člověk chce mít po ruce věčné zařízení, které bude fungovat bez nutnosti péče a velkého množství paliva. Motory se solenoidovými ventily (spalování) pracují efektivněji, ale dosáhnout vysoké účinnosti a snížení nákladů na energii stále selhávají.

Jako základ pro jejich návrhy si inženýři vybírají permanentní magnety. Mají obrovskou energii, kterou je potřeba pouze používat. Motory vyráběné s použitím takových technologií se dají snadno vyrobit. Ale teď je nepravděpodobné, že každý může vytáhnout maximální množství energie doma. Existuje mnoho důvodů, z nichž hlavní je složitost struktur.

Trvalá energie magnetu

Každý permanentní magnet má velmi silné pole, které má vysokou energii. Proto se mnoho vývojářů elektromagnetických motorů snaží přeměnit magnetické pole mechanická energie čímž se rotor neustále otáčí. Pro srovnání:

1. Během spalování je uhlí schopno uvolnit asi 33 J / g energie.
2. U oleje je tento indikátor 44 J / g.
3. Radioaktivní uran má 43 miliard J / g.

Teoreticky může permanentní magnet přidělit zhruba 17 miliard joulek na gram (a to je asi třetina stejného parametru uranu). Účinnost magnetu se však nebude rovnat 100%. Zdroje magnetů založených na feritu - ne více než 70 let. Ale to je navzdory skutečnosti, že to není ovlivněno velkými teplotními poklesy, fyzickým a magnetickým zatížením. Samozřejmě, benzinová jednotka V8 nenahradí elektromagnetický motor, ale může být použita na lehkých vozidlech.

Odvětví v současné době vyrábí magnety vyrobené ze vzácných kovů. Jsou desetkrát silnější než jednoduché ferity. V důsledku toho je účinnost jejich použití mnohem vyšší. Pokud takový permanentní magnet ztratí svoji sílu, může se snadno nabít. K tomu je třeba ji ovlivnit magnetickým polem s velkou silou. Mohou být použity v motorech se solenoidovými ventily. Nemají vačkový hřídel, elektronika přebírá své funkce.

Patenty elektromagnetických strojů

Mnoho inženýrů již patentovalo své návrhy motorů. Ale nikdo zatím nebyl schopen realizovat funkční stroj věčného pohybu. Taková zařízení ještě nebyla zvládnuta, jsou zřídka zavedena do zařízení, je nepravděpodobné, že budou nalezena v prodeji. Solenoidové ventily jsou mnohem častější (dieselové motory jsou elektronickyji řízené a schopné dodat větší výkon). Někteří konstruktéři jsou si jisti, že elektromagnetické motory nejsou přivedeny k sériové výrobě, protože všechny vývojy jsou klasifikovány. A většina problémů v těchto motorech ještě není plně vyřešena.

Přehled známých konstrukcí

Mezi velkým počtem návrhů magnetických motorů patří:

1. Magnetické motory typu Kalinin. Konstrukce je zcela nefunkční, protože mechanismus pružinového kompenzátoru není přemýšlel.
2. Magnetický-mechanický motor design Dudyshev. Pokud uděláte kompetentní vyladění, mohou tyto motory fungovat téměř navždy.
3. "Obnovit" - elektromagnetické motory vyrobené podle klasického schématu. Na rotoru je instalován kompenzátor, který však není schopen pracovat bez přepínání při průchodu mrtvým bodem. Aby rotor mohl procházet mrtvým středem držáku, je možné provést spínání dvěma způsoby - pomocí elektromagnetu a mechanického zařízení. Tento návrh nemůže nárokovat titul "trvalý pohyb". Ano, a jednoduché indukční motor elektromagnetický moment bude mnohem vyšší.
4. Elektromagnetické motory navržené společností Minato. Provedená podle klasického schématu je běžným elektromagnetickým motorem, který má velmi vysokou účinnost. Vzhledem k tomu, že návrh nemůže dosáhnout účinnosti 100%, nefunguje jako "trvalý pohyb".
5. Johnson Motors jsou analogy "Obnovené", ale mají menší sílu.
6. Shkondinovy ​​motor-generátory jsou struktura, která pracuje pomocí magnetické odpudivosti. Kompenzátory v motorech se nepoužívají. Nepodařilo se pracovat v "trvalém pohybu", účinnost není vyšší než 80%. Návrh je velmi složitý, protože obsahuje sběrač a soupravu kartáčů.
7. Nejpokročilejším mechanismem je návrh generátoru motoru Adams. Jedná se o velmi známý design, pracuje na stejném principu jako motor Shkondin. To je na rozdíl od druhého, odpuzuje se od konce elektromagnetu. Konstrukce zařízení je mnohem jednodušší než design přístroje Shkondin. Účinnost může být 100%, avšak v případě, že provedete spínací vinutí elektromagnetu pomocí krátkého impulsu s vysokou intenzitou od kondenzátoru. V "věčném pohybu" nemůže fungovat.
8. Reverzibilní elektromagnetický motor. Magnetický rotor je umístěn venku, stator je instalován uvnitř elektromagnetů. Účinnost je téměř 100%, protože magnetický okruh je otevřený. Takový elektromagnetický solenoidový motor je schopen pracovat ve dvou režimech - motoru a generátoru.

Další návrhy

Existuje mnoho dalších struktur, včetně realizovatelných, ale jsou postaveny podle výše uvedených schémat. Elektromagnetické motory-generátory získají nesmírnou popularitu mezi nadšenci, některé návrhy jsou již zavedeny do sériové výroby. Ale to jsou obvykle nejjednodušší mechanismy. Nedávno bylo motorové kolo konstrukce Shkondin často používáno na elektrických jízdních kolech. Pro normální provoz elektromagnetického motoru však musíte mít zdroj energie. Dokonce ani elektromagnetický solenoidový motor nemůže pracovat bez přídavného výkonu.

Takové mechanismy se nedají bez baterie. Je nutné napájet vinutí elektromagnetu za účelem vytvoření pole a rotoru otočit na minimální frekvenci. Ve skutečnosti se objevuje elektromagnetický stejnosměrný motor, který je schopen obnovit energii. Jinými slovy, motor pracuje pouze během zrychlení a při brzdění je přenesen do režimu generátoru. Tyto funkce mají všechny elektrické vozy, které lze nalézt v prodeji. Někteří prostě nemají brzdový systém jako takový, funkce padů jsou prováděny motory pracujícími v režimu generátoru. Čím větší je zatížení na vinutí, tím silnější bude reakční síla.

Konstrukce elektromagnetického generátoru motoru

Zařízení se skládá z následujících uzlů:

1. Magnetický motor. Na rotoru je permanentní magnet a jde o elektrický stator.
2. Generátor elektromechanického typu umístěný na stejném místě jako motor.

Statorové elektromagnety statického typu jsou prováděny na magnetickém obvodu ve formě prstence a vyříznutých segmentů.

Konstrukce má také indukční cívku a spínač, který jí umožňuje měnit proud. Na rotor je namontován trvalý magnet. Musí existovat motor s elektromagnetickou spojkou a jeho pomocí je rotor připojen k hřídeli generátoru. V konstrukci musí existovat samostatný střídač, který vykonává funkci nejjednoduššího regulátoru.

Je použita schéma nejjednoduššího autonomního invertorového můstku, je připojena k výstupu indukčního vinutí elektrického magnetu. Napájecí zdroj se připojí k baterii. Elektromagnetický generátor je připojen buď k vinutí nebo přes usměrňovač s baterií.

Elektronický spínač mostu

Nejjednodušší konstrukce elektronického spínače se provádí na čtyřech spínači napájení. V každém rameni mostového obvodu jsou dva silné tranzistory, stejné elektronické spínače s jednostrannou vodivostí. Oproti rotoru magnetického motoru jsou dva senzory, které ovládají polohu permanentního magnetu. Jsou umístěny co nejblíže rotoru. Funkce tohoto snímače jsou prováděny nejjednodušším zařízením, které je schopno pracovat pod vlivem magnetického pole - jazýčkového spínače.

Snímače, které čtou polohu permanentního magnetu na rotoru, jsou umístěny následovně:

1. První je umístěna na konci solenoidu.
2. Druhý je umístěn se směrem 90 stupňů.

Výstupy snímačů jsou připojeny k logickému zařízení, které zesiluje signál a poté je dodává na řídicí vstupy polovodičových tranzistorů. Při použití takových obvodů funguje také solenoidový ventil pro zastavení spalovacího motoru.

Na vinutích elektrického generátoru je namontováno zatížení. In silových obvodů cívka a spínač jsou prvky určené k ovládání a ochraně. Pomocí automatického spínače můžete baterii odpojit tak, aby celý stroj byl napájen elektrickým generátorem (samostatný režim).

Vlastnosti konstrukce magnetického motoru

Ve srovnání s podobnými zařízeními má výše uvedený návrh následující vlastnosti:

1. Používají se velmi ekonomické elektromagnety.
2. Na rotoru je permanentní magnet, který se otáčí uvnitř obloukového elektromagnetu.

V mezerách elektromagnetu se neustále mění polarita. Rotor je vyroben z nemagnetických materiálů a je žádoucí, aby byl těžký. Vykonává funkci inerciálního setrvačníku. Ale při konstrukci elektromagnetického ventilu k zastavení motoru musíte použít jádro magnetických materiálů.

Výpočet elektromagnetu

Chcete-li provést přibližný výpočet elektrického magnetu, musíte specifikovat tažnou sílu potřebnou pro motor. Předpokládejme, že chcete vypočítat elektrický magnet s tažnou silou 100 N (10 kg). Nyní je možné vypočítat parametry konstrukce elektromagnetu, pokud je mezera 10-20 mm. Trakční síla, která vyvíjí elektromagnet, je považována za:

1. Násobte indukci ve vzduchové mezerě a plochu pólu. Indukce je měřena v Tesle, plocha - v metrech čtverečních.
2. Výsledná hodnota musí být dělena hodnotou magnetické permeability vzduchu. To se rovná 1,256 x 10 ^ -6 GN / m.

Pokud nastavíte indukci na 1,1 T, pak můžete vypočítat průřezovou oblast magnetického obvodu:

1. Tažná síla je vynásobena magnetickou propustností vzduchu.
2. Výsledná hodnota musí být rozdělena čtvercem indukce v mezeře.

Pro transformátorovou ocel, která se používá v magnetických obvodech, je indukce v průměru 1,1 Tl. Pomocí magnetické křivky nízkouhlíkové oceli můžete určit průměrnou hodnotu magnetického pole. Pokud správně sestavíte elektrický magnet, dosáhnete maximální síly průtoku. Kromě toho bude spotřeba energie vinutí minimální.

Parametry permanentních magnetů

Chcete-li vyrobit elektromagnetický motor se svými vlastními rukama, musíte vyzvednout všechny součásti. A nejdůležitější věcí jsou permanentní magnety. Mají tři hlavní charakteristiky:

1. Zbytkové magnetická indukce což vám umožňuje určit množství průtoku. V případě, že jsou na generátoru instalovány trvale instalované magnety s velkou indukcí, proporcionálně se zvýší výstupní napětí vinutí. V důsledku toho se zvyšuje kapacita generátoru.
2. Energetický výrobek umožňuje "propíchnout" proud vzduchu. Čím větší je energetický produkt, tím menší je velikost celého systému.
3. Koercitivní síla určuje velikost magnetického napětí. Při použití magnetů s vysokou donucovací silou v generátorech pole snadno překoná veškeré vzduchové mezery. Pokud je ve statoru spousta otáček, bude proud zachován bez další spotřeby energie.

Typy permanentních magnetů

Abyste zastavili elektromagnetický ventil motoru, musí být napájen z výkonného zdroje. Nebo můžete použít silné magnety. Proto je žádoucí použít takové konstrukce na výkonné zařízení. A aby bylo možné samostatně vyrábět motor-generátor, doporučujeme použít feritové nebo neodymové magnety. Charakteristiky permanentních magnetů:

1. Ferit-bárium: indukce ve vzduchové mezerě na úrovni 0,2-0,4 T; energetický produkt 10-30 kJ / cu. m; koercitivní síla 130-200 kA / m. Cena 100 až 400 rublů. na kilogram. Pracovní teplota není větší než 250 stupňů.
2. Ferrit-stroncium: indukce ve vzduchové mezerě na úrovni 0,35-0,4 T; energetický produkt 20-30 kJ / cu. m; koercitivní síla 230-250 kA / m. Cena 100 až 400 rublů. na kilogram. Pracovní teplota není větší než 250 stupňů.
3. Neodymové magnety: indukce ve vzduchové mezerě na úrovni 0,8-1,4 T; energetický produkt 200-400 kJ / cu. m; koercitivní síla 600-1200 kA / m. Náklady na 2000 až 3000 rublů. na kilogram. Pracovní teplota není větší než 200 stupňů.

Trvalé magnety s barium jsou dvakrát levnější než neodymové magnety. Ale rozměry generátorů na takových magnety jsou mnohem větší. Z tohoto důvodu je nejlepší používat neodymové magnety v improvizovaných elektromagnetických motorech. Motor s elektromagnetickou brzdou vyrobenou z takových materiálů bude schopen obnovit mnohem více energie při zastavení.

Závěsné motory

Generátory vybavené elektromagnety střídavého proudu mohou být vyrobeny jiným způsobem. Elektrické magnety lze také úspěšně použít. stejnosměrný proud A není zapotřebí instalovat spínač a zařízení pro přepólování konců v mezerách pomocí aktuálního zpětného chodu. Taková opatření mohou výrazně zjednodušit celou pohonnou jednotku a ovládání magnetického motoru.

Musíte však instalovat magnetickou obrazovku, která bude mechanicky přepínat. Je nezbytné synchronně stínovat magnetické póly na statoru a rotoru ve správný čas. Síla elektromagnetického motoru z toho nebude trpět, protože během mechanického seřizování nebude prakticky žádné ztráty. Provoz motoru s mechanickým seřizováním probíhá stejným způsobem jako u elektronického.

Dudyshev záclonový motor

Na stator je namontován pevný elektromagnet s kroužkem, na němž je vinutí. Mezi magnetickým jádrem a rotorem je malá mezera. Na rotoru je permanentní magnet a závěsy. Jedná se o magnetické obrazovky, jsou umístěny na vnější straně a otáčejí se nezávisle na rotoru. Na hřídeli motoru je setrvačník a startovací generátor. Na elektromagnetu statoru je umístěno vinutí, které je pomocí usměrňovače spojeno se spouštěčem-generátorem.

Spuštění této konstrukce se provádí pomocí startéru, který je umístěn na stejném hřídeli s motorem. Po spuštění elektromotoru a jeho uvedení do normálního provozu se startér začne pracovat jako generátor, tj. Generuje napětí. Uzávěry se pohybují na disku, když se rotor otáčí co nejvíce synchronně. Tím je zajištěno cyklické stínění elektromagnetu stejných pólů názvu.

Jinými slovy je nutné opatřit pomocí různých technických prostředků takový pohyb disku se záclonami a rotorem tak, aby obrazovky byly umístěny mezi stejnými póly stacionárního elektrického magnetu a konstantou na rotoru. Možnosti provozu elektrického magnetického motoru v ustáleném stavu:

1. Když je rotor nucen otáčet, je možné generovat elektřinu pomocí generátoru.
2. Pokud k němu připojíte indukční vinutí, stroj se přenese do režimu generátoru motoru. V tomto případě se rotace přenáší do kombinované hřídele, provoz elektromagnetického motoru nastává ve dvou režimech.

Nejjednodušší konstrukce generátoru motoru

Moment elektromagnetického motoru může být téměř cokoli. Pokud implementujete jednoduchý design s nízkým výkonem, můžete to udělat pomocí běžného elektroměru. Je pravda, že tyto struktury již nejsou používány k řízení spotřeby elektrické energie. Ale můžete je najít. Elektroměr je připravený mechanismus motoru. Má:

1. Elektrický magnet s indukčním vinutím.
2. Rotor z nemagnetického materiálu.

Na rotoru a spínači jsou pouze permanentní magnety. Mezera mezi dolní a horní částí magnetického obvodu je relativně malá. Z toho důvodu se zvyšuje točivý moment. Je však nutné, aby mezera v magnetickém obvodu byla dostatečná pro to, aby rotor s permanentními magnety procházel.

Je žádoucí použít 3 až 6 silných magnetů, výška by neměla být větší než 10 mm. Je nutné je namontovat na rotor co nejpevněji pomocí speciálních svorek vyrobených z nemagnetických materiálů. Rozváděč je vyroben ve formě můstkového měniče a je připojen k výstupnímu vinutí elektrického magnetu. Při startu je motor napájen z baterie.