Електромагнитни двигатели: описание и принцип на работа

Електромагнитните конструкции на двигателите получават само слава, те не се използват широко. И до днес темата за вечното движение вълнува дизайнерите по целия свят. Цената на електроенергията е доста ниска в сравнение с бензина или дизеловото гориво. Всеки човек иска да има на разположение вечно устройство, което да работи без нужда от грижа и голямо количество гориво. Двигателите с електромагнитни клапани (с вътрешно горене) работят по-ефективно, но за постигане на висока ефективност и намаляване на енергийните разходи все още се провалят.

Като основа за техния дизайн инженерите избират постоянни магнити. Те имат огромна енергия, която само трябва да може да се използва. Двигателите, произведени с такива технологии, са доста лесни за производство. Но сега е малко вероятно всеки да може да изтръгне максимално количество енергия у дома. Има много причини за това, като основната е сложността на структурите.

Постоянна магнитна енергия

Всеки постоянен магнит има много силно поле, което има висока енергия. Ето защо, много разработчици на електромагнитни двигатели се опитват да конвертират в магнитно поле механична енергия принуждавайки ротора да се върти непрекъснато. За сравнение:

1. По време на горенето въглищата могат да отделят около 33 J / g енергия.
2. За масло този показател е 44 J / g.
3. Радиоактивният уран има 43 милиарда J / g.

На теория постоянен магнит може да разпредели около 17 милиарда джаула на грам (и това е около една трета от същия параметър на уран). Но ефективността на магнита няма да бъде равна на 100%. Ресурсни магнити на базата на ферит - не повече от 70 години. Но това е въпреки факта, че тя не е засегната от големи температурни капки, физически и магнитни натоварвания. Разбира се, бензиновият агрегат V8 няма да замени електромагнитния двигател, но може да се използва и за леки автомобили.

В момента промишлеността произвежда магнити, произведени от редки метали. Те са десет пъти по-мощни от обикновените ферити. Следователно, ефективността на тяхното използване е много по-висока. Ако такъв постоянен магнит загуби силата си, той лесно може да се презареди. За да направите това, достатъчно е да го повлияете с магнитно поле с голяма сила. Могат да се използват в двигатели с електромагнитни клапани. Те нямат разпределителен вал, електрониката поема функциите му.

Патенти за електромагнитни машини

Много инженери вече са патентовали дизайна на двигателя. Но никой все още не е успял да реализира работеща машина за вечно движение. Такива устройства все още не са овладени, те рядко се въвеждат в оборудването, малко вероятно е те да бъдат намерени в продажба. Електромагнитните вентили са много по-често срещани (дизеловите двигатели са по-електронно контролирани и могат да доставят повече енергия). Някои дизайнери са сигурни, че електромагнитните двигатели не са довеждани до серийно производство, тъй като всички разработки са класифицирани. И повечето от проблемите в такива двигатели все още не са напълно разрешени.

Преглед на известни конструкции

Сред големия брой конструкции на магнитни двигатели са следните:

1. Магнитни двигатели от тип Калинин. Конструкцията е напълно неработеща, тъй като механизмът на пружинен компенсатор не се довежда до ума.
2. Магнитно-механичен дизайн на двигателя Дудишев. Ако направите компетентна фина настройка, тогава тези двигатели могат да работят почти завинаги.
3. "Renew" - електромагнитни двигатели, изработени по класическата схема. На ротора е монтиран компенсатор, но той не може да работи без превключване при преминаване през мъртва точка. И за да може роторът да премине през мъртвата точка на трюма, е възможно да се извърши превключване по два начина - като се използва електромагнит и механично устройство. Този дизайн не може да претендира за заглавието "вечно движение". Да, и просто асинхронен двигател електромагнитният момент ще бъде много по-висок.
4. Електромагнитни двигатели, проектирани от Минато. Извършва се по класическата схема, това е обикновен електромагнитен двигател, който има много висока ефективност. Като се има предвид, че дизайнът не може да постигне ефективност от 100%, той не работи като "вечно движение".
5. Johnson Motors са аналози на "Renewed", но имат по-малко енергия.
6. Мотор-генераторите на Шкондин са структура, която работи чрез магнитно отблъскване. Не се използват компенсатори в двигателите. Не е в състояние да работи в "вечно движение", ефективността не е повече от 80%. Дизайнът е много сложен, тъй като съдържа колектор и четка.
7. Най-усъвършенстваният механизъм е конструкцията на мотор-генератор Адамс. Това е много добре познат дизайн, работи на същия принцип като мотор Shkondin. Това е просто за разлика от последното, отблъскването става от края на електромагнита. Дизайнът на устройството е много по-прост от този на Shkondin. Ефективността може да бъде 100%, но в случая, ако превключващата намотка на електромагнит използва кратък импулс с висок интензитет от кондензатора. В "вечно движение" не може да работи.
8. Реверсивен тип електромагнитни двигатели. Магнитният ротор се намира отвън, статорът е инсталиран от електромагнити. Ефективността е близо до 100%, тъй като магнитната верига е отворена. Такъв електромагнитен соленоиден двигател може да работи в два режима - двигател и генератор.

Други проекти

Има много други структури, включително работещи, но изградени по горепосочените схеми. Електромагнитните двигатели-генератори придобиват огромна популярност сред ентусиастите, като някои проекти вече се въвеждат в серийно производство. Но това обикновено са най-простите механизми. Наскоро моторното колело на конструкцията на Shkondin често се използва на електрически велосипеди. Но за нормалната работа на всеки електромагнитен двигател трябва да имате източник на енергия. Дори електромагнитният електромагнитен двигател не може да работи без допълнителна мощност.

Такива механизми не могат без батерия. Наложително е да се захрани намотката на електромагнита, за да се създаде полето и да се върти ротора до минималната честота. В действителност се оказва електромагнитен двигател за постоянен ток, който е способен на възстановяване на енергията. С други думи, моторът работи само по време на ускорение и при спиране се прехвърля в режим на генератор. Тези функции имат електрически автомобили, които могат да бъдат намерени в продажба. Някои просто нямат спирачна система като такава, функциите на подложките се изпълняват от двигатели, работещи в генераторен режим. Колкото по-голям е натоварването на намотката, толкова по-силна ще бъде силата на реакцията.

Конструкцията на електромагнитния генератор

Устройството се състои от следните възли:

1. Магнитен двигател. На ротора има постоянен магнит, който е електрически статор.
2. Електромеханичен тип генератор, разположен на същото място като двигателя.

Статовите електромагнити от статичния тип се изпълняват на магнитната верига под формата на пръстен и изрязват сегменти.

Дизайнът има и индуктивна намотка и превключвател, който му позволява да обърне тока. На ротора е монтиран постоянен магнит. Трябва да има двигател с електромагнитен съединител, с помощта на който роторът е свързан с вала на генератора. В проекта трябва да има самостоятелен инвертор, който изпълнява функцията на най-простия регулатор.

Използва се схемата на най-простия автономни инверторни мостове, която е свързана с изхода на индуктивната намотка на електрически магнит. Входящата мощност се свързва с батерията. Електромагнитният генератор е свързан или към намотката, или към изправител с батерия.

Електронен мостов ключ

Най-простият дизайн на електронния превключвател се извършва на четири прекъсвача. Във всяко рамо на мостовата верига има два мощни транзистора, едни и същи електронни ключове с едностранна проводимост. Срещу ротора на магнитния двигател има два сензора, които контролират положението на постоянния магнит върху него. Те са разположени възможно най-близо до ротора. Функциите на този сензор се изпълняват от най-простото устройство, което може да работи под въздействието на магнитно поле - тръбен превключвател.

Сензорите, които отчитат положението на постоянния магнит върху ротора, се поставят, както следва:

1. Първият е разположен в края на соленоида.
2. Вторият се намира със смяна от 90 градуса.

Изходите на сензорите са свързани към логическо устройство, което усилва сигнала и след това го подава към управляващите входове на полупроводникови транзистори. Използвайки такива вериги, електромагнитен вентил за спиране на двигателя с вътрешно горене също работи.

На намотките на електрическия генератор е инсталиран товар. Най- електрически вериги бобина и превключвател са елементи, предназначени за контрол и защита. С помощта на автоматичния превключвател можете да изключите батерията, така че цялата машина да се захранва от електрически генератор (самостоятелен режим).

Характеристики на конструкцията на магнитния двигател

В сравнение с подобни устройства, горният дизайн има следните характеристики:

1. Използват се много икономични електромагнити.
2. На ротора има постоянен магнит, който се върти вътре в електромагнита на дъгата.

В пропуските на електромагнита постоянно се променя полярността. Роторът е изработен от немагнитни материали и е желателно той да бъде тежък. Той изпълнява функцията на инерционния маховик. Но при проектирането на електромагнитния клапан за спиране на двигателя, трябва да използвате ядро ​​от магнитни материали.

Изчисляване на електромагнита

За да направите приблизително изчисление на електрическия магнит, трябва да посочите усилието, необходимо за мотора. Да предположим, че искате да изчислите електрическия магнит с теглителна сила от 100 N (10 kg). Сега след това, е възможно да се изчисли параметрите на дизайна на електромагнита, ако разстоянието е 10-20 мм. Силата на теглене, която развива електромагнит, се счита, както следва:

1. Умножете индукцията във въздушната междина и областта на полюса. Индукцията се измерва в Tesla, площта - в квадратни метри.
2. Получената стойност трябва да се раздели на стойността на магнитната пропускливост на въздуха. Тя е равна на 1.256 x 10 ^ -6 GN / m.

Ако настроите индукцията на 1.1 T, тогава можете да изчислите площта на секцията на магнитната верига:

1. Теглителната сила се умножава по магнитната пропускливост на въздуха.
2. Получената стойност трябва да бъде разделена на квадрата на индукцията в празнината.

За трансформаторна стомана, която се използва в магнитни вериги, индукцията е средно 1.1 Tl. Използвайки кривата на намагнитване на нисковъглеродна стомана, можете да определите средната стойност на магнитното поле. Ако правилно изградите електрически магнит, тогава ще постигнете максимална сила на потока. Освен това, консумацията на енергия на намотката ще бъде минимална.

Параметри на постоянни магнити

За да направите електромагнитен двигател със собствените си ръце, трябва да вземете всички компоненти. А най-важното е постоянните магнити. Те имат три основни характеристики:

1. остатъчен магнитна индукция което ви позволява да определите количеството на потока. В случай, че на генератора са монтирани постоянно инсталирани магнити с много голяма индукция, изходното напрежение на намотките ще се увеличи пропорционално. Следователно, капацитетът на генераторния комплект се увеличава.
2. Енергийният продукт ви позволява да "пробиете" потока от въздушни празнини. Колкото по-голям е размерът на енергийния продукт, толкова по-малък е размерът на цялата система.
3. Коерцитивната сила определя величината на магнитното напрежение. Когато се използват магнити с висока коерцитивна сила в генераторите, полето лесно ще преодолее всяка въздушна междина. Ако има много завои в статора, токът ще се поддържа без допълнителна консумация на енергия.

Видове постоянни магнити

За да спрете електромагнитния клапан на двигателя, трябва да се захранва от мощен източник. Или можете да използвате силни магнити. Затова е желателно да се използват такива конструкции на мощно оборудване. А за да се произведе самостоятелно мотор-генератор, препоръчително е да се използват феритни или неодимови магнити. Характеристики на постоянните магнити:

1. Ферит-барий: индукция във въздушната междина при ниво от 0.2-0.4 T; енергиен продукт 10-30 kJ / куб. m; коерцитивна сила 130-200 kA / m. Цената от 100 до 400 рубли. на килограм. Работната температура е не повече от 250 градуса.
2. Ферит-стронций: индукция във въздушната междина при ниво от 0.35-0.4 T; енергиен продукт 20-30 kJ / куб. m; коерцитивна сила 230-250 kA / m. Цената от 100 до 400 рубли. на килограм. Работната температура е не повече от 250 градуса.
3. Неодимови магнити: индукция във въздушната междина при ниво от 0.8-1.4 T; енергиен продукт 200-400 kJ / куб. m; коерцитивна сила от 600-1200 kA / m. Цената от 2000 до 3000 рубли. на килограм. Работната температура е не повече от 200 градуса.

Бариевите постоянни магнити са два пъти по-евтини от неодимовите магнити. Но размерите на генераторите на такива магнити са много по-големи. Поради тази причина най-добре е да се използват неодимови магнити в импровизирани електромагнитни двигатели. Двигател с електромагнитна спирачка, направен от такива материали, ще може да възстанови много повече енергия, когато бъде спрян.

Двигатели за завеси

Генераторите, оборудвани с електромагнити с променлив ток, могат да бъдат направени по различен начин. Електрически магнити също могат да се използват с успех. постоянен ток И не е необходимо да се инсталира превключвател и устройство за повторна полярност на краищата в междинните пространства, като се използва текущият заден ход. Подобни действия могат значително да опростят цялата мощност и контрола на магнитния двигател.

Но трябва да инсталирате магнитен екран, който ще се превключва механично. Наложително е синхронно да се защитят магнитните полюси на статора и ротора в точното време. Силата на електромагнитния двигател няма да пострада от това, тъй като практически няма загуби по време на механична настройка. Работата на двигателя с механична настройка се извършва по същия начин, както с електронните.

Дъдишев завеса двигател

Фиксиран пръстен електромагнит е монтиран на статора, на който има намотка. Има малка пролука между магнитното ядро ​​и ротора. На ротора е постоянен магнит и завеси. Това са магнитни екрани, разположени са отвън и се въртят независимо от ротора. На вала на двигателя е маховик и стартер-генератор. На статорния електромагнит е разположена намотка, която е свързана с изправител към стартер-генератор.

Стартирането на този проект се извършва с помощта на стартер, който се намира на същия вал с двигателя. След стартиране на електродвигателя и преминаване в нормална работа, стартерът започва да работи като генератор, т.е. генерира напрежение. Капаците се движат върху диска, когато роторът се върти възможно най-синхронно. Това осигурява циклично екраниране на електромагнита от едноименните полюси.

С други думи, задължително е с помощта на различни технически средства да се осигури движение на диск с завеси и ротор, така че екраните да са разположени между едни и същи полюси на неподвижен електрически магнит и константа на ротора. Възможности за работа на електрически магнитен двигател в стабилно състояние:

1. Когато роторът е принуден да се върти, е възможно да се генерира електроенергия с помощта на генератор.
2. Ако към него прикрепите индуктивна намотка, машината се прехвърля в режим на мотор-генератор. В този случай, въртенето се предава към комбинирания вал, работата на електромагнитния двигател се извършва в два режима.

Най-простият дизайн на моторния генератор

Моментът на електромагнитния двигател може да бъде почти всичко. Ако приложите прост дизайн с ниска мощност, това може да се направи с помощта на обикновен електромер. Вярно е, че такива структури вече не се използват за контрол на потреблението на електроенергия. Но можете да ги намерите. Електромерът е готов двигател. Той има:

1. Електрически магнит с индуктивна намотка.
2. Ротор от немагнитен материал.

На ротора и превключвателя има само постоянни магнити. Разликата между долната и горната част на магнитната верига е сравнително малка. Поради това се оказва, че увеличава въртящия момент. Но е наложително пролуката в магнитната верига да е достатъчна, за да може роторът с постоянни магнити да премине през него.

Желателно е да се използват от 3 до 6 мощни магнити, височината трябва да бъде не повече от 10 мм. Необходимо е да се монтират на ротора колкото е възможно по-твърдо, като се използват специални скоби, изработени от немагнитни материали. Комутационното табло е изработено като мостов инвертор и е свързано към изходната намотка на електрически магнит. Когато стартирате двигателя се захранва от батерията.