Utilizare: ca unitate pe transport electric, precum și alte dispozitive de consum redus, mașini de spălat, frigidere etc. Esența invenției: statorul este realizat sub forma unui solenoid toroidal 2, în interiorul căruia există două miezuri feromagnetice 3. De-a lungul circumferinței lor există regiuni alternante în formă de sector cu valori de inducție foarte diferite. Conductorii radiali 5 ai rotorului sunt conectați în serie. Două grupuri de conductori în care curentul curge în direcții opuse sunt situate într-o zonă cu valori de inducție foarte diferite. Forța care acționează asupra conductoarelor 5 este mult mai mare în zonele cu inducție mai mare și se generează un cuplu. Când se rotesc, conductorii 5 cu direcția opusă curentului în înfășurarea rotorului intră în regiunea statorului cu o valoare mare de inducție. Pentru ca rotația să continue, direcția curentului în înfășurarea rotorului este inversată cu ajutorul colectorului. 1 oră. p. f-ly, 3 bolnav.
Invenția se referă la ingineria electrică, în special la motoarele unipolare de înaltă tensiune. Motoare unipolare cunoscute (generatoare) Dezavantajul acestor motoare este că acestea funcționează la tensiuni scăzute(4-20V) curent continuu, ca urmare, pentru a obține o putere semnificativă, este necesar curent mare... În acest sens, aceste motoare nu sunt aproape niciodată utilizate. Cel mai apropiat de invenție în ceea ce privește esența tehnică și rezultatul obținut este un motor unipolar de înaltă tensiune. O caracteristică a acestui motor este că rotorul este realizat sub forma unui disc, înfășurarea acestuia este sub formă de aranjament radial, conductoare conectate în serie situate în secțiuni în formă de sector cu un câmp magnetic puternic și slab, direcția curentului în care (de pe axa rotorului sau în acesta) este asigurată de un colector situat în apropierea axei rotorului. Este asigurată alimentarea cu curent continuu la colector perii de contact, al cărui număr este egal cu numărul de zone în formă de sector cu un câmp magnetic puternic. Principalul dezavantaj al acestui motor prototip este complexitatea înfășurării rotorului, care trebuie făcută într-un mod similar cu cel al mașinilor tradiționale DC cu mai multe poli. V motoare puternice această înfășurare necesită foarte multă forță de muncă și este adesea realizată manual datorită complexității sale. Versiunea propusă pentru fabricarea înfășurării rotorului sub formă de circuit imprimat, menținând în același timp complexitatea structurală, simplifică fabricarea înfășurării, cu toate acestea, face motorul cu putere redusă, ceea ce reprezintă un dezavantaj suplimentar. Al doilea dezavantaj suplimentar al motorului prototip este un design complex de colectoare datorită complexității înfășurării rotorului, care este realizat ca colectoare în mașinile tradiționale DC multipolare. Al treilea dezavantaj suplimentar al motorului prototip este configurația complexă a miezului magnetic al înfășurării câmpului, care formează secțiuni în formă de sector cu un câmp magnetic puternic și slab. Scopul invenției este de a simplifica proiectarea unui motor unipolar de înaltă tensiune (și de a elimina dezavantajele de mai sus) prin simplificarea înfășurării rotorului, proiectarea colectorului, configurația miezului înfășurării de câmp și reducerea numărului de perii de contact la două. Acest lucru permite crearea de motoare unipolare de înaltă tensiune cu un design simplificat, atât mare, cât și putere redusă... Acest lucru se realizează prin faptul că un motor unipolar de înaltă tensiune (generator) care conține un sistem de excitație a statorului cu secțiuni identice în formă de sector de câmpuri magnetice puternice și slabe, un rotor de disc montat pe arborele motorului cu o înfășurare a conductoarelor radiale conectate în serie , începutul și sfârșitul înfășurării sunt conectate la colector și cu perii care transportă curent, diferă prin faptul că înfășurarea rotorului este realizată în așa fel încât conductorii cu direcția opusă curentului să fie localizați, respectiv, în câmpuri magnetice puternice și slabe ale sistemului de excitație statoric, iar colectorul este realizat sub forma a două grupuri de plăci dispuse în cerc, în plus, numărul plăcilor din fiecare grup este egal cu dublul numărului de zone cu un magnet magnetic puternic plăcile din fiecare grup sunt conectate electric între ele și la unul dintre capetele înfășurării rotorului, iar distanța dintre plăci este cu 5-10% mai mare decât dimensiunea transversală a fiecăreia dintre cele două perii de alimentare curente, care este necesar pentru a evita scurt circuit prin perii în momentul pornirii colectorului. Motor unipolar(generator) se caracterizează prin aceea că sistemul de excitație a statorului este realizat sub forma unei înfășurări toroidale și a unor miezuri cilindrice cu proeminențe în formă de sector instalate pe ambele părți ale proeminenței rotorului către proeminență. Esența invenției constă în faptul că conductoarele radial amplasate și conectate în serie care formează înfășurarea rotorului discului se află într-un câmp magnetic neuniform sub formă de secțiuni în formă de sector cu câmpuri magnetice puternice și slabe. În acest caz, înfășurarea poate fi realizată din bobine identice în formă de sector, alimentarea cu curent a colectorului se realizează folosind doar două perii de contact, iar un câmp magnetic neomogen este creat de două miezuri feromagnetice cu proeminențe în formă de sector. Un astfel de motor este mai simplu în design decât un prototip de motor și, în ceea ce privește performanța, este aproape de mașinile tradiționale cu mai mulți poli DC, dar mult mai simplu ca design. Figura 1 prezintă o diagramă a motorului propus în secțiune longitudinală; în fig. 2a schema circuituluiînfășurări ale rotorului discului; în fig. 2b schema de proiectare a colectorului; în fig. 3 construcția unuia dintre cele două nuclee feromagnetice care creează un câmp magnetic neomogen sub formă de regiuni în formă de sector cu un câmp puternic și slab. Dispozitivul propus (Fig. 1 3) conține un stator 1, o înfășurare toroidală 2 a excitației statorului, două nuclee feromagnetice 3 cu proeminențe în formă de sector din Fig. 3), un rotor 4, o înfășurare a rotorului 5, sector -regiuni în formă 6 ale unui câmp magnetic slab (Fig. 2), zone în formă de sector 7 7 7 câmp magnetic puternic, colector 8, plăci colectoare 9, contact perii de grafit 10, axa rotorului 11 (arborele motorului). Este bine cunoscut faptul că, în conformitate cu legea lui Ampere, forța care acționează asupra unui conductor cu un curent în câmpul magnetic al motorului propus este descrisă prin ecuația (sistemul SI) f IBl, (1) unde I este puterea curentului; l lungimea conductorului, inducție magnetică. Acțiunea motorului (generatorului) propus se bazează pe dependența de. Proiectarea statorului motor este prezentată în FIG. 1. Statorul are o formă general acceptată pentru motoarele unipolare. Acesta este solenoidul 2 sub forma unei bobine toroidale, pe axa căruia se află axa motorului 11. În interiorul solenoidului există două nuclee feromagnetice 3. După cum s-a indicat mai sus, trăsătură fundamentală proiectarea statorului este că înfășurarea de excitație trebuie să creeze un câmp magnetic neomogen, format din secțiuni în formă de sector, unde inducția magnetică este mare și secțiuni similare, unde este de câteva ori mai mică. Forma și locația acestor zone este prezentată în Fig. 2a. Zonele cu valori scăzute sunt umbrite. Proiectarea rotorului este prezentată în Fig. 1 și 2a. Conductorii dispuși radial cu curentul 5 sunt conectați în serie, așa cum se arată în FIG. 2a. Două grupuri de conductori în care curentul curge în direcții opuse (către sau din axa rotorului) sunt situate în zone cu valori de inducție foarte diferite. Forța care acționează asupra conductoarelor situate în zone cu o mare va fi mult mai mare și se generează un cuplu. La rotire, conductorii celui de-al doilea grup cu direcția opusă curentului vor începe să intre în secțiuni cu o valoare mare. Pentru ca rotația motorului să continue, este necesară inversarea direcției curentului în înfășurarea rotorului, care se realizează cu ajutorul unui colector simplu 6, al cărui dispozitiv este prezentat în Fig. 2b. Colectorul este format din două grupuri de plăci dispuse în cerc și conectate între ele. Fiecare dintre grupuri este conectat la capătul bobinei rotorului 5. Numărul de plăci colectoare este mic și este egal cu dublul numărului de secțiuni de mare valoare. Valoare minimă n = 2. Pentru a acționa colectorul, sunt suficiente două perii 12 (Fig. 1). Distanța dintre plăci este cu 5-10% mai mare decât dimensiunea transversală a fiecăreia dintre cele două perii conductoare 10. Dispunerea regiunilor cu valori B ridicate și scăzute (Fig. 2a) poate fi creată în mai multe moduri. Cea mai simplă variantă poate fi realizată atunci când se utilizează o înfășurare toroidală de excitație 2 (Fig. 1), când miezurile feromagnetice sunt utilizate pentru a crea un câmp magnetic semnificativ. Proiectarea unor astfel de miezuri este prezentată în Fig. 3: există proiecții în formă de sector 13, 15, 17 și 19 și depresiuni 14, 16, 18 și 20 de-a lungul circumferinței. Rotorul 4 (Fig. 1) este situat între două nucleele 3 situate proiecție spre proiecție. Datorită diferenței mici dintre proeminențe, câmpul magnetic din aceste zone este ridicat. Valoarea dintre jgheaburi este mult mai mică. Ca proeminențe pe nucleele feromagnetice 3, puteți utiliza și magneți permanenți cu stâlpi în formă de sector. Aceasta elimină necesitatea unei înfășurări de excitație toroidală 2 (Fig. 1). Solenoizii în formă de sector pot fi folosiți și în locul magneților permanenți. Așa cum se vede în FIG. 2, cu o schimbare simultană a direcției curentului în înfășurarea de excitație (adică o modificare a direcției câmpului magnetic spre opus) și a rotorului motorului, direcția cuplului nu se va modifica. Prin urmare, în principiu, motorul propus poate funcționa și pe curent alternativ. Dacă tensiunea de funcționare motorul unipolar tradițional V o, apoi la aceeași viteză de rotație și inducție a câmpului magnetic, tensiunea va fi V V o nN, (2) unde n este numărul de regiuni cu o valoare ridicată, adică numărul de secțiuni cu curenți pe o direcție, N numărul de conductori într-o astfel de secțiune. Numărul de conductori din înfășurarea rotorului (Fig. 2a) este înfășurarea elementară minimă necesară pentru funcționarea motorului. Acest număr poate fi mărit de multe ori prin stivuirea multiplă a înfășurărilor elementare și conexiunea lor în serie. În special, acest lucru se poate face prin conectarea bobinelor sectoriale în serie. În acest caz, valoarea lui N se va dovedi a fi foarte semnificativă. Deoarece N poate fi semnificativ, tensiunile de funcționare ale motorului (generatorului) vor fi mari și, în special, mai mari decât în prototipul motorului. putere specifică motorul va crește semnificativ. Când rotorul se rotește motor extern Dispozitivul propus, la fel ca alte motoare de curent continuu, va funcționa ca un generator de curent continuu. Pentru a crește puterea, pot fi conectate mai multe dintre motoarele descrise arbore comun astfel încât pornirea colectoarelor motorului are loc în momente diferite, ceea ce va oferi o rotație mai uniformă. Motorul propus are două avantaje principale față de motoarele de curent continuu cunoscute anterior. Comparativ cu toate motoarele unipolare cunoscute anterior, motorul propus poate funcționa la tensiuni semnificativ mai mari și, în același timp, motorul va avea raport mai mare acțiune utilă datorită pierderilor mai mici de putere pe perii, datorită numărului lor mai mic. Motorul va avea, de asemenea, un foarte gamă largă viteze de rotație. Schimbarea vitezei de rotație se efectuează în același mod ca în motoare tradiționale curent continuu, și anume prin schimbarea valorii în regiune cu un câmp magnetic puternic prin variația curentului în bobina de excitație 2 (Fig. 1). Datorită valorii mari a N, motorul poate fi cu viteză redusă, ceea ce face posibilă utilizarea motorului fără o cutie de viteze mecanică. Comparativ cu cele cunoscute anterior motoare colectoare Marele avantaj al curentului continuu al motorului propus este simplitatea înfășurărilor de câmp și a rotorului. Înfășurarea de excitație constă dintr-o singură bobină toroidală. Înfășurarea rotorului poate consta din 4 până la 8 bobine identice în formă de sector. Sârma de pe aceste bobine poate fi foarte înfășurată dispozitive simple ah (de exemplu, pe strung), deci realizarea celei mai laborioase părți a unui motor de curent continuu (înfășurarea, care se face adesea manual) este mult simplificată. Un avantaj suplimentar foarte important al motorului propus este foarte construcție simplă colector. Motor sugerat de mare putere poate fi folosit pentru a conduce vehicule electrice (tramvaie, troleibuze, locomotive electrice, vehicule electrice, nave diesel-electrice). Motorul poate fi utilizat pentru a conduce o varietate de dispozitive de mică putere: magnetofoane, frigidere, mașini de spălat etc. Efectul economic al utilizării motorului propus va fi semnificativ, dar este dificil de cuantificat în prezent.
Primul motor DC și prima mașină electrică în care s-a efectuat conversia energiei într-un câmp magnetic a fost motorul unipolar al lui Faraday, pe care l-a propus în 1821 (Fig. 11). În acest motor, un conductor cu curent 1 se învârtea în jurul unui magnet permanent 2. Contactul rotativ al piesei circuit electric cu mercur nemișcat 3, turnat într-o cană. Conversia energiei în cel mai simplu motor Faraday și alte mașini unipolare nu este descrisă strict de ecuațiile matematice ale mașinilor electrice.
Mașinile unipolare, spre deosebire de alte mașini electrice, nu sunt obținute dintr-o mașină generalizată printr-un raționament simplu, deoarece un curent continuu curge în armătura sa și nu există un convertor de frecvență, care este utilizat în motoarele DC convenționale sau motoarele fără perii.
În mașinile unipolare, curentul continuu curge atât în înfășurarea de excitație, cât și în înfășurarea armăturii. O convingătoare și, poate, singura explicație pentru funcționarea mașinilor unipolare poate fi faptul că, atunci când ocolesc un circuit electric, este format din două sau mai multe părți mobile și staționare care au un contact glisant. Nu puteți construi o mașină unipolară fără contact.
Orez. 11. Motor Faraday
În electromecanică, s-a dovedit că dezvoltarea mașinilor electrice nu a început cu prima invenție - motorul Faraday, ci cu mașina Pacinotti-Gramma care a apărut mai târziu. Motorul Faraday a servit ca începutul istoriei mașinilor unipolare, dar indiferent de modul în care s-a dezvoltat istoria electromecanicii, Faraday a propus prima mașină electrică cu câmp magnetic funcțional. Figura 12 prezintă o diagramă a unei mașini unipolare moderne. Pe un rotor de oțel 1 există tije de cupru în caneluri 2, care sunt atașate de inele 3. Periile alunecă de-a lungul inelelor 4, cu ajutorul căruia se face contact și se scoate curentul continuu din rotor. Câmpul magnetic este creat prin înfășurarea de excitație 5. Fluxul magnetic este închis de-a lungul statorului cilindric 6 și rotor 1, trecând prin două goluri de aer.
Mașinile unipolare nu au colector și nici convertor de frecvență mecanic. Ei dețin un loc special în electromecanică, dar, ca în toate mașini electrice, energia este concentrată în golul de aer și li se aplică ecuațiile de conversie a energiei electromecanice.
 |
Fig. 12 Mașină unipolară
În sistemul de coordonate d, q simularea ecuațiilor are loc atunci când curenții direcți curg prin înfășurările statorului și rotorului. Ecuațiile mașinilor de curent continuu și mașinilor sincrone sunt utilizate pe scară largă în cercetare și oferă aproape întotdeauna răspunsurile corecte la întrebările care apar. Întruchiparea constructivă a acestui model matematic este mașinile sincrone convenționale, mașinile de curent continuu și mașinile unipolare.
Proiectarea unei mașini unipolare, care face posibilă luarea în considerare vizuală a proceselor de conversie a energiei, este prezentată în Fig. 13. În această mașină, rotorul 1 este realizat dintr-o forjare cu un arbore. Statorul este format din două emisfere masive 2, în care sunt plasate bobinele de excitație 3. Fluxul magnetic Ф prin două goluri de aer este închis de-a lungul rotorului și statorului. Perii 4 instalat pe arbore și pe suprafața exterioară a rotorului. Curentul este închis pe circuitul extern și pe discul rotorului. Dezavantajele acestei mașini sunt condiții proaste funcționarea contactului periei pe suprafața exterioară a rotorului.
În mașinile unipolare, bobinele cu curent, al căror rol este jucat de un rotor masiv, intersectează liniile de forță ale câmpului magnetic creat de înfășurarea de excitație. Fluxul magnetic este staționar în raport cu înfășurarea de excitație și perii.
Orez. 13. Mașină rotor cu disc unipolar
Dacă periile și înfășurarea câmpului se rotesc față de rotor, atunci la viteza rotorului () și viteza câmpului () egală cu viteza periilor (), ==, EMF va fi egal cu zero (periile se rotesc în aceeași direcție ca și rotorul) ... Este posibil cu un rotor staționar și cu perii rotative pentru a ușura stresul. În acest caz, momentul trebuie aplicat statorului. Când rotorul și statorul se rotesc împreună cu înfășurarea de excitație și se perie părți opuse tensiunea depinde de viteza relativă. În acest caz, momentul trebuie aplicat statorului și rotorului. La fel ca mașinile electrice convenționale, mașinile unipolare cu stator rotativ și rotor sunt mașini electrice bidimensionale care au două ecuații de mișcare în descrierea matematică a proceselor de conversie a energiei.
Cu o înfășurare staționară de câmp și un rotor staționar și perii rotativi, tensiunea pe perii și în circuitul extern este egală cu zero, deoarece liniile de câmp ale câmpului sunt staționare în raport cu contururile curentului rotorului.
De obicei, mașinile unipolare sunt construite pentru tensiuni reduse. Cu toate acestea, este posibilă creșterea tensiunii furnizate motorului unipolar prin conectarea periilor și a inelelor în serie. Ca în motoare convenționale curent continuu, curentul de armătură creează un răspuns de armătură. Pentru a compensa reacția armăturii în mașinile unipolare, se folosește o înfășurare de compensare, efectuată pe stator.
După cum sa menționat deja, pentru munca continua a unei mașini unipolare, este necesar să existe două secțiuni ale circuitului electric conectate prin contacte. Pentru a face acest lucru, înfășurarea în mașinile unipolare ar trebui să fie formată din tije și să nu formeze o buclă care se închide într-un câmp magnetic, deoarece polaritatea nu se schimbă atunci când armatura este ocolită (Fig. 14). Inducţie V direcționată perpendicular pe planul buclei, viteza de mișcare a buclei v uniformă.
Este imposibil să se realizeze o înfășurare cu o lungime exterioară a circuitului electric egală cu zero, deoarece în acest caz tija trebuie să aibă și o lungime egală cu zero (Fig. 14, b), dar este posibil să nu existe un circuit extern, atunci înfășurarea sub formă de secțiuni într-o mașină unipolară nu poate fi realizată (Fig. 14, A).
De-a lungul secolului și jumătate care au trecut de la inventarea de către Faraday a motorului unipolar, s-au creat sute de mașini unipolare originale, dar poate cea mai remarcabilă mașină unipolară este planeta noastră Pământ. Câmpul magnetic al Pământului este creat de curenții direcți care curg în nucleul topit și centurile de radiații (Fig. 15). În forma sa cea mai simplificată, câmpul magnetic al Pământului este prezentat în Fig. 15. Între cea mai subțire scoarță 1 pe suprafața Pământului și a miezului 2 există magmă 3. Dacă ne imaginăm că există mișcări relative ale miezului față de magmă și crusta față de magmă, atunci datorită mișcărilor nesemnificative ale scoarței terestre, pot fi induși curenți Eu inducție unipolară (Fig. 15).
La fel ca în mașinile unipolare, câmpul magnetic este conectat rigid cu curenți și curenți - cu miezul Pământului. Mișcările crustei vor duce la apariția curenților care sunt închise în crustă și magmă. În această mașină unipolară gigantică, periile sunt mii de kilometri de straturi de magmă, practic staționare la distanțe de sute de kilometri. Inducția câmpului magnetic pe suprafața Pământului despre T. Având o lungime a mașinii de mii de kilometri, cu deplasări relative de câțiva centimetri pe minut, EMF poate atinge câțiva volți, iar curenții pot atinge valori enorme.
Orez. 15. Mașină unipolară - planeta Pământ.
Curenții unipolari, aparent, sunt închise în stratul limită dintre crustă și magmă. Dar se pot închide și la suprafața Pământului, deoarece magma poate avea ieșiri la suprafața Pământului în mai multe puncte ale oceanelor lumii, la mii de kilometri distanță. Mașina unipolară - Pământ - poate funcționa în moduri generator și motor. Studiul inducției unipolare la scară globală este important și poate fi util pentru aplicații practice.
Inducția unipolară în câmpuri magnetice slabe se poate manifesta la viteze mariși schimbarea zonei acoperite de circuitul în care curenții sunt închise. Un exemplu este intrarea unei comete sau a unor meteoriți în câmpul magnetic al Pământului. Dacă coada cometei este conductivă electric, atunci cu o schimbare rapidă ds / dt pot apărea modificări semnificative în fluxul Ф și emf.
Motoarele și generatoarele unipolare au atras întotdeauna atenția electromecanicii pentru complexitatea și frumusețea lor, iar posibilitățile lor sunt departe de a fi epuizate.
Vlasov V.N.
Opțiune motor unipolar magnetic.
Pe site-ul meu, am postat recent două articole interesante despre același subiect. Aceasta " Mașină de mișcare perpetuă de primul fel ", autor Golovko Vladimir Pavlovich. ȘI " Motor magnetic unipolar rotativ", De Yuri Yakovlevich Kalashnikov. Și acest lucru a fost făcut dintr-un motiv.
Ambii autori din aproximativ aceleași poziții arată că este mai degrabă într-un mod simplu este posibil să se proiecteze un motor magnetic care poate funcționa aproape pentru totdeauna, atâta timp cât magnetizarea magneților va rămâne. Ambii autori propun, dacă este necesar, să folosească electromagneti în loc de magneți permanenți. În acest caz, nu va mai „arăta” ca o mașină de mișcare perpetuă, dar la alegerea parametrilor, este posibil să se realizeze că costurile energetice pentru menținerea câmpului magnetic necesar în electro magneți vor fi mai mici decât munca depusă de motor.
V.P. Golovko el formulează sarcina tehnică complet corect, dar, din păcate, nu completează problema, fiind de acord că magneții cu parametrii necesari pentru motorul său nu există și oferă propria sa metodă de magnetizare a magneților permanenți. Din păcate, problema nu a depășit teoria. E pacat.
Kalashnikov Yu.Ya. oferă un design mai bun, care funcționează bine într-un aspect simplu. Pentru motorul dvs., în care câmpurile magnetice ale magneților rotorului trebuie să fie similare cu câmpurile magnetice ale conductoarelor prin care curge curentul electric. Pe plan, acestea sunt cercuri concentrice și, în volum, vor fi cilindri concentrici. Interacțiunea câmpului magnetic constant al statorului cu câmpul magnetic cilindric al magneților rotorului duce la faptul că în jurul fiecărui magnet rotor există o diferență în intensitatea câmpului magnetic dintr-un punct de vedere și o diferență în presiunea eterică față de alte. Ca rezultat, o forță constantă acționează asupra fiecărui magnet al rotorului, direcționată exact așa cum sugerează V. P. Golovko în articolul său. Astfel, Kalashnikov Yu.Ya. nu numai că a formulat termenii de referință, ci a oferit și o soluție simplă.
Într-un sens, propunerile mele pot fi considerate o îmbunătățire a ceea ce Kalashnikov Yu.Ya. Faptul este că decizia lui Kalashnikov Yu.Ya. deși frumos, dar pentru punerea sa în aplicare este necesar să se facă un fel de sandviș din doi magneți plate, lungi și special magnetizați. Din punct de vedere tehnic, astfel de magneți sunt probabil mai ușor de asamblat din mai mulți magneți mai scurți, fixându-i în canelurile rotorului unul deasupra celuilalt.
Al doilea dezavantaj poate fi considerat că atunci când astfel de magneți compozite sunt situate aproape unul de celălalt pe rotor, atunci riscăm să obținem o configurație magnetică ușor diferită în loc de o multitudine de câmpuri magnetice cilindrice, în care câmpurile magnetice ale compozitului magneții rotorului sunt închise astfel încât liniile de forță ale acestui câmp final să fie situate perpendicular pe liniile de forță ale câmpului magnetic al statorului. Și un astfel de câmp magnetic nu va mai putea roti rotorul în jurul axei sale. Deci, este necesar să construim cumva un câmp magnetic semicircular dintr-un câmp magnetic circular, păstrând în același timp capacitatea rotorului de a se roti în câmpul magnetic final.
Motoarele și generatoarele unipolare, atât în trecut, cât și în prezent, au primit o mare atenție. Deși astfel de motoare și generatoare sunt utilizate în condiții specifice. De exemplu, atunci când trebuie să obțineți un curent electric constant marime mare dar la tensiune scăzută. Sau obțineți un motor alimentat de baterii puternice cu tensiune scăzută, cum ar fi magneto în mașini, tractoare etc.
Motor electric unipolar - o varietate mașini electrice curent continuu... Conține un disc conductor, un câmp magnetic constant paralel cu axa de rotație a discului, 1 colector pe axa discului și un al doilea colector la marginea discului.
Orez. 1. Motor unipolar simplu.
O demonstrație vizuală a funcționării unui motor electric unipolar. Există un magnet permanent pe capul șurubului, a cărui forță menține șurubul atras de polul bateriei.
Primul motor unipolar, Roata lui Barlow, creată de Peter Barlow, descriind-o în cartea „Investigația atracțiilor magnetice”, publicată în 1824. Roata lui Barlow era formată din două cupru roți dințate situat pe aceeași axă. Ca urmare a interacțiunii curentului care trece prin roți cu câmpul magnetic al magneților permanenți, roțile se rotesc. Barlow a constatat că atunci când contactele sau poziția polilor magnetici se schimbă, direcția de rotație a roților se schimbă în opus.
Generator unipolar - varietate mașină electrică curent continuu. Conține un disc conductor, un câmp magnetic constant paralel cu axa de rotație a discului, 1 colector pe axa discului și un al doilea colector la marginea discului.
Fig. 2. Discul Faraday, primul generator unipolar
Din punctul de vedere al electrodinamicii, principiul funcționării unui generator unipolar este simplu. Are sens să o aduci. Forța Lorentz acționează asupra electronilor din disc, care este produsul vector al intensității câmpului magnetic și a vitezei de mișcare a electronului împreună cu conductorul ca urmare a rotației discului. Această forță este îndreptată de-a lungul razei discului. Ca rezultat, atunci când discul se rotește, un EMF apare între centru și margine.
Spre deosebire de alte mașini electrice, un astfel de generator are un CEM extrem de scăzut (de la fracțiuni la câțiva volți) la un nivel scăzut rezistență internăși curent mare; uniformitatea curentului recepționat, nu este nevoie să îl comutați cu colectorul rotorului sau să îl îndreptați primit de alte mașini curent alternativ comutatoare externe sau dispozitive electronice; pierderi mari de energie intrinsecă datorate curenților inversi care curg prin disc, care îl încălzesc inutil. Această problemă este parțial rezolvată în proiectarea motoarelor și generatoarelor cu un colector de lichid conductiv de-a lungul întregului perimetru al discului; Combinația acestor proprietăți a condus la zone foarte înguste de aplicare a acestui tip de generator.
Pentru a face mai ușor de înțeles principiul funcționării unui motor unipolar și a unui generator, vom folosi Fig. 3. Această cifră este compilată din două cifre preluate de la același forum pe Internet.
Fig. 3. Explicația funcționării motorului unipolar și a generatorului.
Fig. 4. O altă diagramă pentru a vă familiariza cu principiile de funcționare a unui motor unipolar și a unui generator.
În aceste diagrame, se presupune că magnetul este simultan atât un purtător al unui câmp magnetic, cât și un conductor. curent electric... Cu toate acestea, funcțiile unui magnet pot fi la fel de bine împărțite între un disc din material extrem de conductiv și un magnet separat pentru a crea un câmp magnetic. În acest caz, nu este necesar ca câmpul magnetic să acopere întregul disc, este suficient ca câmpul magnetic să fie prezent spațial doar peste acel sector al discului în care va curge curentul electric dacă avem un motor sau peste sector de la care vom primi acest curent în cazul în care vom folosi structura ca generator. Acest lucru face posibilă simplificarea proiectării prin furnizarea unui câmp magnetic cu puterea necesară pe secțiunile necesare ale discului rotativ, utilizând magneți (electromagneti) de dimensiuni mai mici la aceeași forță a câmpului magnetic generat.
Pe de altă parte, atât întreaga zonă a discului (discurilor), cât și zona magnetului (magnetilor) pot fi utilizate în mod eficient. De ce discuri și magneți? Dar pentru că discurile și magneții pot fi montați pe o axă comună în conformitate cu schema magnet-disc-magnet-disk- ... -magnet-disc-magnet. Tesla a propus o astfel de modificare a motorului unipolar, în timp ce el a propus să împartă discurile în sectoare spirale și să îndepărteze curentul din practic întreaga circumferință a discurilor. Mulți sunt chinuiți de dorința de a înțelege de ce Tesla și-a îndreptat atenția asupra motorului și generatorului unipolar, deoarece se pare că acest lucru nu este legat de invenția sa principală - transformatorul Tesla. Dar aceasta este doar la prima vedere.
Fig. 5. Transformator Nikola Tesla cu stingător electromagnetic.
Figura 5. este prezentată diagrama celebrului transformator Nikola Tesla. Până în prezent, există dispute cu privire la mecanismele care vă permit să creați unde de șoc și mingi de foc. Pe lângă ceea ce am încercat deja să arăt în articolele anterioare despre Tesla, aș dori să menționez, poate, foarte important. Bolotov BV, un om de știință interesant al Ucrainei din toate punctele de vedere, și-a exprimat o idee interesantă despre posibilitatea utilizării valurilor pe suprafața unui rezervor, dar nu dintr-o piatră aruncată, ci dintr-o jantă, care este plasată pe suprafața apei , și apoi, conform unei anumite legi, se scufundă ușor în apă și se ridică din ea, fără a separa cercul de apă. În acest caz, la selectarea parametrilor jantei, precum și a frecvenței vibrațiilor forțate, este posibil să se creeze o undă staționară în interiorul jantei, care va crea periodic rafale de amplitudine mare în centrul suprafeței apei cerc. Și dacă aveți noroc, un anumit volum de apă sferică sau toroidală se va ridica periodic din acest val central. Oamenii observanți au observat de mult că ceva similar se întâmplă în locul în care cade o picătură de apă pe o suprafață a apei, dar acest efect este extrem de scurt, deoarece zona de cădere a unei picături pe suprafața apei nu este limitată de un cerc.
Uită-te acum din aceste poziții la diagrama transformatorului Nikola Tesla. Înfășurarea primară A este similară cu un cerc oscilant pe apă, care formează o undă electromagnetică (eterică) permanentă în înfășurarea secundară C, pe de o parte, și, pe de altă parte, nu permite acestei unde să părăsească înfășurarea secundară. Forma, frecvența, tensiunea și curentul înfășurării primare sunt alese astfel încât parametrii săi să fie în concordanță cu parametrii (inductanță, metodă de înfășurare, material, capacitate), astfel încât consumul de energie pentru crearea unei unde staționare să fie minim. Prin urmare, Tesla a spus într-unul dintre interviurile sale că transformatorul său practic nu disipă energia, ci o folosește cu 98-99% pentru a crea obiecte de energie - plasmoide sau, cu alte cuvinte, fulgere cu bile. Înfășurarea secundară a servit nu numai ca generator de unde staționare, ci și ca un fel de baterie. Și când energia, figurat vorbind, a început să revărseze marginea, a existat o ejecție a plasmoidului la vârful de tensiune din centrul înfășurării secundare prin detașarea fulgerului cu bilă de la explozia eterică din centrul înfășurării secundare.
Dar care este legătura dintre dinamul unipolar și transformatorul Tesla? Faptul este că un curent suficient de mare a circulat prin virajele înfășurării primare, așa că Tesla a făcut-o dintr-un conductor de diametru mare cu rezistență ohmică redusă. Și acolo unde un curent mare curge în selenoid, apare un câmp magnetic puternic. Și chiar dacă acest câmp era sub forma unui impuls, intensitatea lui era mare. Această explozie a câmpului magnetic din înfășurarea primară a provocat un impuls puternic de curent în înfășurarea secundară, care s-a propagat într-o undă de-a lungul a două spirale ale acestei înfășurări bifilare, formând în cele din urmă o undă permanentă de tensiune (presiune eterică) deasupra acesteia.
După cum știți, vibrațiile forțate dintr-un sistem oscilator, de regulă, apar cu frecvența vibrațiilor forțate sau a armonicilor sale. Să presupunem că pulsul curent în înfășurarea primară și explozia câmpului magnetic din interiorul acestuia au fost date de Tesla sub forma unui impuls dreptunghiular pozitiv. Aceasta înseamnă că oscilațiile eterului deasupra înfășurării secundare au fost stabilite de frecvența principală a oscilațiilor din înfășurarea primară, dar forma acestor unde staționare a fost deja determinată de parametrii înfășurării secundare, ceea ce înseamnă că la unele frecvențe oscilațiile au crescut, în timp ce la altele ar putea slăbi semnificativ. Acest lucru a condus în cele din urmă la faptul că oscilațiile generatoare de soliton ale eterului deasupra înfășurării secundare nu mai erau similare impulsurilor dreptunghiulare, ci erau determinate într-o măsură vizibilă de înfășurarea secundară în sine. Nu este de mirare că Tesla a fost atât de atent cu privire la procesul de alegere a unui conductor pentru bobina secundară și la modul de înfășurare. În plus, cei care studiau moștenirea lui Tesla au observat că, din metodele matematice, el a folosit proctic doar transformate Fourier. Oricine știe ce este acest lucru, înțelege că orice impuls dreptunghiular din înfășurarea primară a unui CT poate fi modelat ca o sumă de oscilații armonice. Deci, setul acestor oscilații în înfășurarea secundară va fi reprezentat de același set de armonici, dar cu coeficienți diferiți, ceea ce va determina o modificare a formei undei staționare în înfășurarea secundară. Și în loc de o formă dreptunghiulară, va arăta ca un fel de pachet de oscilații armonice, a căror amplitudine crește de la margine la centrul înfășurării secundare.
Se pare că înfășurarea secundară din transformatorul Tesla a funcționat ca un laser optic, trăgând periodic fulgere cu bile sau unde de șoc strict direcționate local, strict direcționate. Laserul are, de asemenea, o bobină pentru pompare energetică, care emite radiații coerente, a căror energie este acumulată într-un cristal, de exemplu, un rubin, a cărui lungime este selectată foarte strict, astfel încât un număr întreg de perioade ale luminii selectate valul, de exemplu, roșu, se poate potrivi pe el și apoi, când energia se acumulează din abundență, „atârnă” sub forma unei unde staționare de-a lungul întregului cristal de la un capăt la altul, la atingerea pragului critic al energiei o undă de lumină permanentă, cristalul trage un fel de soliton de lumină (pachet de unde) prin unul dintre capetele sale, care este special translucid.
Acesta este motivul pentru care Tesla a numit bobina sa bifilară secundară drept bobină de electromagnet. Doar nu „constant”, ci impuls, sub forma bobinei primare a transformatorului său preferat.
Dar revenim la dinamul sau motorul unipolar. Atât pentru un motor unipolar, cât și pentru un generator unipolar, este important ca un disc conductor electric să se rotească, care trebuie să aibă o rezistență internă mică (aur, argint, cupru). Magnetul nu se poate roti sau se poate roti atât cu discul, cât și singur, ci exclusiv paralel cu discul rotativ.
Această descoperire a fost făcută de A. Rodin. Lor sa constatat că reacția pe un magnet-stator cilindric cu un disc rotor rotativ într-un motor unipolar este complet absentă (Fig. 6). Pe de altă parte, rotația magnetului permanent nu a avut niciun efect asupra rotației discului. Doar faptul prezenței unui câmp magnetic, puterea acestuia și direcția liniilor de forță sunt importante. Pur și simplu, prezența unor curenți de eter, „ventilatorul” pentru care este un magnet, la Polul Sud „aspiră” eterul, iar din Polul Nord „suflă”. Deoarece în regiunea Polului Nord al magnetului se creează o zonă cu presiune eterică crescută, iar în apropierea Polului Sud - cu o presiune redusă, eterul „suflat” din Polul Nord revine la Polul Sud, dar curge deja în jurul magnetului din exterior. Astfel, un vortex eteric toroidal este format de un magnet.
Orez. 6. Schema experimentului lui A. Rodin.
În cadrul unor concepte bine cunoscute, fenomenul nu are o explicație corectă, deoarece este în contradicție cu legile mecanicii. De fapt, forțele longitudinale compensate F ║ se aplică magnetului de pe discul rotativ și conductorului staționar al cablului de curent, ca urmare a cărui moment total pe magnet este zero și rămâne în repaus. Rolul statorului este jucat de conductorul staționar al cablului de curent, la care este transmisă reacția de la magnet - forța transversală F ┴, cu toate acestea, câmpul magnetic al conductorului-stator de alimentare cu curent nu are un efect direct. pe discul-rotor rotativ. Astfel, de la conductorul-stator care furnizează curent, cuplul este transmis magnetului, iar de la magnet, la rândul său, cuplul este transmis rotorului discului, în timp ce magnetul acționează ca un corp de transfer activ, rămânând staționar timpul. Cuplul total al magnetului rămâne întotdeauna zero.
Din punct de vedere al dinamicii eterului, mecanismul de rotație a discului într-un motor unipolar este foarte simplu. Când un curent trece într-un disc situat într-un câmp magnetic constant, a cărui direcție a liniilor de forță este paralelă cu axa de rotație a discului, atunci acest curent creează un câmp magnetic circular în jurul său, direcția de rotație a care poate fi determinată de regulă mana dreapta, care interacționează cu un câmp magnetic constant. Ca rezultat, pe o parte a acestei căi de curent, câmpul magnetic este îmbunătățit, iar pe de altă parte, este slăbit. Sau, dacă pornim de la efectul Magnus pentru fluxurile eterice, atunci pe o parte a „căii” curente scade presiunea eterică, iar pe cealaltă crește. Diferența dintre presiunile eterice nu afectează curentul în sine, ci purtătorul curent, care este un disc conductor, și îl rotește în jurul axei sale la un anumit unghi. Dar „calea” actuală rămâne spațial în același loc, în locul vechi, prin urmare, împreună cu acesta, rămân în loc zone de presiune eterică crescută și scăzută, care întorc din nou discul de conducere a curentului. Și așa mai departe, rând după rând. De aceea este important ca un câmp magnetic cu o putere suficientă să fie situat chiar deasupra (dedesubt) traseului curent. În altă parte, câmpul magnetic este inutil.
Activitatea generatorului unipolar poate fi explicată și din punctul de vedere al dinamicii eterice. Când discul care conduce curentul se rotește, electronii, ca cele mai mobile formațiuni eterice de vortex, creează curenți concentrici în disc, în jurul cărora se creează un câmp magnetic cilindric. Acest câmp magnetic cilindric interacționează cu câmpul magnetic constant al unui magnet extern și, în funcție de direcția de rotație a discului conductor, electronii vor fi fie împinși înapoi la periferia discului, fie colectați în centrul discului. Diferența de concentrație a electronilor la centru și la periferia discului va genera o tensiune. Dar există o subtilitate la care nimeni nu acordă atenție materialelor cunoscute de mine. Faptul este că forța centrifugă va acționa și asupra electronilor, ceea ce este echivalent cu diferența de presiune a eterului și a tensiunii. Prin urmare, este important ca discul, direcția „traseului” curent în spațiu și locația polilor magnetici ai magnetului extern să fie astfel încât electronii să fie împinși înapoi la periferia discului ca sub acțiune forța centrifugăși sub influența forței Lorentz (efectul Magnus), care va permite ambelor forțe să își intensifice efectul reciproc.
Ca rezultat, apare o tensiune între centru și periferia discului și, dacă electrozii sunt închiși la sarcină, un curent electric trece prin el. Și, ca și în cazul unui motor unipolar, este suficient ca câmpul magnetic să fie situat deasupra (dedesubt) liniei care leagă electrozii de la care este eliminată tensiunea. Acest lucru va permite utilizarea unor magneți puternici, dar de dimensiuni mici (electromagneti).
Astfel, din punctul de vedere al dinamicii eterice, particularitățile funcționării unui motor unipolar sau a unui generator unipolar sunt ușor de explicat. Și cel mai important, devine clar de ce nu este necesară rotația magnetului în prezența unui disc conductor separat. Este important ca toate aceste efecte să fie asociate cu natura interacțiunii câmpurilor eterice - câmpul magnetic al unui magnet permanent și câmpurile magnetice cilindrice, care apar dinamic sau curg către miere de către electrozii curenților dintr-un disc rotativ. În hidrodinamică și aerodinamică, acest efect are un analog sub forma efectului Magnus. De exemplu, un generator eolian cu palete realizate sub formă de cilindri cu rotație forțată poate servi ca analog al unui motor unipolar. Mai multe dintre aceste turbine eoliene sunt instalate în Belarus.
Încercând să simplific soluția propusă de Yu.Y. Kalashnikov, am atras atenția asupra versiunii cunoscute de mult timp a magnetului permanent sub formă de potcoavă (Fig. 7)
Fig. 7. Magnet pentru potcoavă.
Într-un astfel de magnet, așa cum se arată în figură, liniile magnetice se vor închide și la stânga între polii magnetici nord (albastru) și sud (roșu) „prin aer”, dar secțiunile rămase ale liniilor magnetice (pe partea dreaptă a magnetului) va trece în interiorul magnetului și, astfel, va fi protejat de influența câmpului magnetic al aceluiași magnet, atunci când, de exemplu, doi sau mai mulți astfel de magneți sunt aliniați într-un lanț (Fig. 8).
Fig. 8. Un lanț de magneți potcoavă.
Dacă un magnet de potcoavă este plasat între polii unui magnet permanent puternic, așa cum se arată în Figura 9. apoi, ca urmare a interacțiunii câmpurilor magnetice, o forță va începe să acționeze asupra magnetului potcoavă, care va tinde să deplaseze magnetul potcoavă spre dreapta.
Fig. 9. Un magnet de potcoavă în câmpul magnetic al unui magnet puternic.
Motivele pentru care o forță va acționa asupra unui magnet de potcoavă în câmpul magnetic al unui magnet permanent puternic sunt explicate în același mod în care a fost făcut în articolul de Yu.Ya. Kalașnikov. Într-adevăr, liniile magnetice de forță de la polul nord al magnetului potcoavă către polul sud vor descrie, dacă nu un cerc, atunci o curbă asemănătoare unei elipse. Direcția acestor linii de forță va coincide cu direcția liniilor de forță ale magnetului puternic „stator”. Ca rezultat, o creștere a densității câmpului magnetic va fi observată în stânga magnetului potcoavă, în timp ce densitatea câmpului magnetic va scădea în dreapta magnetului potcoavă. Pe baza conceptelor eterice, putem presupune că presiunea eterului va fi mai mare la stânga magnetului în formă de potcoavă decât la dreapta. Toate acestea indică faptul că o forță orizontală va acționa asupra magnetului potcoavelor.
F așa cum se arată în Fig. 9.Acum, cred că este clar de ce am indicat asta Pe aici este o oarecare îmbunătățire a metodei propuse de Yu.Ya. Kalashnikov. În termeni simpli, propun să închidem, de exemplu, polii drepți ai unui magnet compus conform schemei sale cu un circuit magnetic obișnuit, protejând astfel acești poli de influența magneților rotori compuși vecini.
Restul este deja o chestiune de tehnologie. Electromagnetii pot fi folosiți ca magneți rotori și statorici, dar magneții pot fi folosiți pentru motoare cu putere redusă de câțiva kilowați. Cred că Atentie speciala va trebui dat unui magnet de potcoavă, căruia, teoretic, i se poate da o formă mai convenabilă, atât pentru a simplifica tehnologia, cât și pentru a forma un câmp magnetic între polii săi, ale căror linii magnetice vor fi cât mai aproape de semicercuri.
Dar asta nu este tot. Dacă doi astfel de magneți în formă de potcoavă sunt conectați cu poli opuși, atunci magneții formează un inel în care câmpul magnetic al ambilor magneți se va combina într-un câmp magnetic inelar (buclat). Un astfel de magnet nu va mai atrage obiecte de fier, deoarece nici o linie de forță nu va depăși limitele acestui magnet. Dar acest lucru nu înseamnă că un astfel de magnet, sau mai bine zis câmpul său magnetic, nu va interacționa cu alte câmpuri magnetice. Și întrucât câmpul magnetic al unui astfel de magnet va fi un inel eteric care se rotește într-o direcție, un astfel de câmp, atunci când interacționează cu un câmp magnetic extern al unui magnet permanent, se va comporta în același mod ca și câmpul magnetic al unui conductor cu un actuală și poate chiar mai bună. Un astfel de magnet, dacă este poziționat corect într-un câmp magnetic extern, se va mișca ca un conductor cu curent.
Acest lucru este confirmat de experiența lui V. Chernikov. Forța Lorentz acționează asupra unui conductor cu un curent într-un câmp magnetic al unui magnet permanent (Fig. 10) Cu toate acestea, dacă conductorul este închis cu un ecran cilindric realizat din material magnetic moale, efectul asupra conductorului câmpului magnetic practic dispare, dar forța este acum aplicată pe ecranul dezactivat.
Fig. 10. Schema experimentului lui V. Chernikov.
Fenomenul poate fi explicat numai atunci când se ia în considerare interacțiunea curenților conductori și a curenților echivalenți induși ai scutului cu câmpurile potențialului vector din cavitatea interioară a scutului. Această experiență este perfect explicată din principiile eter-dinamice. Într-un cilindru, sub acțiunea câmpului magnetic al unui conductor cu un curent, apare un câmp magnetic în buclă cilindrică, un cilindru cu un astfel de câmp magnetic va interacționa, ținând cont de efectul Magnus, la fel ca un conductor cu un curent. Cu parametrii selectați în figură, cilindrul va fi împins afară din câmpul magnetic
N - S ... Ca rezultat, obținem o diagramă a unui motor unipolar (Fig. 11).
Fig. 11. Schema unui motor unipolar Vlasov V.N.
Dar, din moment ce doi magneți în formă de U pot fi folosiți pentru a produce un „magnet buclă” sau un magnet cu un câmp magnetic buclat, atunci, cel mai probabil, acești magneți cu un câmp magnetic buclat în interior pot fi preparați imediat dintr-un inel gol, care sunt folosit, de exemplu, pentru a realiza magneți axiali sau radiali.
Aici principiul principal de funcționare și metoda de creare a unui câmp magnetic circular. Acum rămâne să ne gândim cum să implementăm cel mai eficient acest principiu în practică. Și pot exista opțiuni. În primul caz care ne vine în minte, așezăm tuburi ale unor astfel de magneți de-a lungul rotorului; aceste tuburi de magneți nu vor interfera cu aceleași tuburi vecine, deoarece câmpul lor magnetic este ascuns în mod fiabil. Pentru a preveni distrugerea magneților, acestea pot fi „împinse” pe cilindru ca o frigăruie din material neconductiv. Ceva asemănător unei astfel de construcții (fig. 12). Singurul lucru care trebuie asigurat este că lungimea statorului deasupra tuburilor magneților inelari de pe rotor este puțin mai lungă decât lungimea tuburilor. În caz contrar, unii magneți se vor roti inutil.
Orez. 12. Mașină unipolară.
În cazul utilizării ca atare a cilindrilor, pe care magneții inelari vor fi „înșirați”, se vor crea simultan cilindri (conductori) din aluminiu sau cupru la capetele cilindrilor EMF, care, se pare, pot fi îndepărtați gratuit și trimis la încărcare. Dar analiza câmpului magnetic generat conform regulii din dreapta arată că câmpul magnetic al curentului generat se va răsuci în sensul acelor de ceasornic, în timp ce câmpul magnetic dintr-un magnet buclat este răsucit în sens invers acelor de ceasornic. Drept urmare, nu vom avea nici motor, nici generator. Dar nimic nu vă împiedică să puneți un motor unipolar și un generator unipolar pe aceeași axă, având în vedere proiectele lor pentru a avea o sursă de energie electrică.
Domeniul de activitate (tehnologie) căruia îi aparține invenția descrisă
Know-how-ul dezvoltării, și anume prezenta invenție a autorului, se referă la ingineria electrică, în special la motoarele unipolare de înaltă tensiune.
DESCRIEREA DETALIATĂ A INVENȚIEI
Motoare unipolare cunoscute (generatoare)
Dezavantajul acestor motoare constă în faptul că acestea funcționează la tensiuni joase (4-20 V) curent continuu, în urma cărora este necesar un curent mare pentru a obține o putere semnificativă. În acest sens, aceste motoare nu sunt aproape niciodată utilizate.
Cel mai apropiat de invenție în ceea ce privește esența tehnică și rezultatul obținut este un motor unipolar de înaltă tensiune. O caracteristică a acestui motor este că rotorul este realizat sub forma unui disc, înfășurarea acestuia este sub formă de aranjament radial, conductoare conectate în serie situate în secțiuni în formă de sector cu un câmp magnetic puternic și slab, direcția curentului în care (de pe axa rotorului sau în acesta) este asigurată de un colector situat în apropierea axei rotorului. Alimentarea DC la colector este asigurată de perii de contact, al căror număr este egal cu numărul de secțiuni în formă de sector cu un câmp magnetic puternic.
Principalul dezavantaj al acestui motor prototip este complexitatea înfășurării rotorului, care trebuie făcută într-un mod similar cu cel al mașinilor tradiționale DC cu mai multe poli. La motoarele puternice, această înfășurare solicită foarte multă muncă și este deseori fabricată manual datorită complexității sale.
Versiunea propusă pentru fabricarea înfășurării rotorului sub formă de circuit imprimat, menținând în același timp complexitatea structurală, simplifică fabricarea înfășurării, cu toate acestea, face motorul cu putere redusă, ceea ce reprezintă un dezavantaj suplimentar.
Al doilea dezavantaj suplimentar al motorului prototip este un design complex de colectoare datorită complexității înfășurării rotorului, care este realizat ca colectoare în mașinile tradiționale DC multipolare.
Al treilea dezavantaj suplimentar al motorului prototip este configurația complexă a miezului magnetic al înfășurării câmpului, care formează secțiuni în formă de sector cu un câmp magnetic puternic și slab.
Scopul invenției este de a simplifica proiectarea unui motor unipolar de înaltă tensiune (și de a elimina dezavantajele de mai sus) prin simplificarea înfășurării rotorului, proiectarea colectorului, configurația miezului înfășurării de câmp și reducerea numărului de perii de contact la două. Acest lucru asigură crearea motoarelor unipolare de înaltă tensiune cu un design simplificat, atât de putere mare, cât și de putere redusă.
Acest lucru se realizează prin faptul că un motor unipolar de înaltă tensiune (generator) care conține un sistem de excitație a statorului cu secțiuni identice în formă de sector de câmpuri magnetice puternice și slabe, un rotor de disc montat pe arborele motorului cu o înfășurare a conductoarelor radiale conectate în serie , începutul și sfârșitul înfășurării sunt conectate la colector și cu perii care transportă curent, diferă prin faptul că înfășurarea rotorului este realizată în așa fel încât conductorii cu direcția opusă curentului să fie localizați, respectiv, în câmpuri magnetice puternice și slabe ale sistemului de excitație statoric, iar colectorul este realizat sub forma a două grupuri de plăci dispuse în cerc, în plus, numărul plăcilor din fiecare grup este egal cu dublul numărului de zone cu un magnet magnetic puternic plăcile din fiecare grup sunt conectate electric între ele și la unul dintre capetele înfășurării rotorului, iar distanța dintre plăci este cu 5-10% mai mare decât dimensiunea transversală a fiecăreia dintre cele două perii de alimentare curente, care este necesar pentru a evita scurta despre închiderea prin perii în momentul pornirii colectorului.
Motorul unipolar (generator) diferă prin faptul că sistemul de excitație a statorului este realizat sub forma unei înfășurări toroidale și a unor miezuri cilindrice cu proeminențe în formă de sector instalate pe ambele părți ale proeminenței rotorului către proeminență.
Esența invenției constă în faptul că conductoarele radial amplasate și conectate în serie care formează înfășurarea rotorului discului se află într-un câmp magnetic neuniform sub formă de secțiuni în formă de sector cu câmpuri magnetice puternice și slabe. În acest caz, înfășurarea poate fi realizată din bobine identice în formă de sector, alimentarea cu curent a colectorului se realizează folosind doar două perii de contact, iar un câmp magnetic neomogen este creat de două miezuri feromagnetice cu proeminențe în formă de sector.
Un astfel de motor este mai simplu în design decât un prototip de motor și, în ceea ce privește performanța, este aproape de mașinile tradiționale cu mai mulți poli DC, dar mult mai simplu ca design.
Figura 1 prezintă o diagramă a motorului propus în secțiune longitudinală; în fig. 2a este o diagramă schematică a unei înfășurări a rotorului discului; în fig. 2b schema de proiectare a colectorului; în fig. 3 construcția unuia dintre cele două nuclee feromagnetice care creează un câmp magnetic neomogen sub formă de regiuni în formă de sector cu un câmp puternic și slab.
Dispozitivul propus (Fig. 1 3) conține un stator 1, o înfășurare toroidală 2 a excitației statorului, două miezuri feromagnetice 3 cu proeminențe în formă de sector din Fig. 3), un rotor 4, o înfășurare a rotorului 5, un regiunea 6 în formă de sector a unui câmp magnetic slab (Fig. 2), zonele în formă de sector 7 7 7 ale unui câmp magnetic puternic, colector 8, plăci colectoare 9, perii de grafit de contact 10, axa rotorului 11 (arborele motorului).
Este bine cunoscut faptul că, în conformitate cu legea lui Ampere, forța care acționează asupra unui conductor cu un curent în câmpul magnetic al motorului propus este descrisă prin ecuația (sistemul SI)
f IBl, (1) unde I este puterea curentă; l lungimea conductorului, inducție magnetică.
Acțiunea motorului (generatorului) propus se bazează pe dependența de.
Proiectarea statorului motor este prezentată în FIG. 1. Statorul are o formă general acceptată pentru motoarele unipolare. Acesta este solenoidul 2 sub forma unei bobine toroidale, pe axa căruia se află axa motorului 11. În interiorul solenoidului există două nuclee feromagnetice 3. După cum sa indicat mai sus, caracteristica fundamentală a proiectării statorului este că înfășurarea prin excitație trebuie să creeze un câmp magnetic neomogen format din secțiuni în formă de sector, unde inducția magnetică are o valoare mare și zone similare, unde este de câteva ori mai puțin. Forma și locația acestor zone este prezentată în Fig. 2a. Zonele cu valori scăzute sunt umbrite.
Pentru a crește puterea, mai multe dintre motoarele descrise pot fi conectate printr-un arbore comun, astfel încât pornirea colectoarelor motorului are loc în momente diferite, ceea ce va asigura o rotație mai uniformă.
Motorul propus are două avantaje principale față de motoarele de curent continuu cunoscute anterior.
Comparativ cu toate motoarele unipolare cunoscute anterior, motorul propus poate funcționa la tensiuni semnificativ mai mari, iar motorul va avea o eficiență mai mare datorită pierderilor mai mici de putere pe perii, datorită numărului lor mai mic. Motorul va avea, de asemenea, o gamă de turații foarte largă. Schimbarea vitezei de rotație se efectuează în același mod ca la motoarele tradiționale de curent continuu, și anume, prin schimbarea valorii în regiune cu un câmp magnetic puternic prin variația curentului în bobina de excitație 2 (Fig. 1). Datorită valorii mari a N, motorul poate fi cu viteză redusă, ceea ce face posibilă utilizarea motorului fără o cutie de viteze mecanică.
În comparație cu motoarele de curent continuu cunoscute anterior, marele avantaj al motorului propus este simplitatea înfășurărilor de câmp și a rotorului. Înfășurarea de excitație constă dintr-o singură bobină toroidală. Înfășurarea rotorului poate consta din 4 până la 8 bobine identice în formă de sector. Sârma de pe aceste bobine poate fi înfășurată pe dispozitive foarte simple (de exemplu, pe un strung), astfel încât realizarea celei mai laborioase părți a unui motor de curent continuu (înfășurări, care este adesea realizată manual) este mult simplificată.
Un avantaj suplimentar foarte important al motorului propus este designul foarte simplu al colectorului.
Motorul propus de mare putere poate fi utilizat pentru a conduce vehicule electrice (tramvaie, troleibuze, locomotive electrice, vehicule electrice, nave diesel-electrice). Motorul poate fi utilizat pentru a conduce o varietate de dispozitive de mică putere: magnetofoane, frigidere, mașini de spălat etc.
Efectul economic al utilizării motorului propus va fi semnificativ, dar este dificil de cuantificat în prezent.
Revendicare
1. Motor unipolar de înaltă tensiune (generator), care conține un sistem de excitație statoric cu aceleași secțiuni în formă de sector de câmpuri magnetice puternice și slabe, un rotor de disc montat pe arbore cu o înfășurare a conductoarelor radiale conectate în serie, începutul și sfârșitul ale înfășurării sunt conectate la colector și periile care duc la acesta, caracterizate prin aceea că înfășurarea este realizată în așa fel încât conductorii cu direcția opusă a curentului să fie localizați, respectiv, în câmpurile magnetice puternice și slabe ale sistemul de excitație statoric, iar colectorul este realizat sub forma a două grupuri de plăci dispuse în cerc, iar numărul de plăci din fiecare grup este egal cu dublul numărului de zone cu un câmp magnetic puternic, plăcile din fiecare grup sunt electrice conectate între ele și la unul dintre capetele înfășurării rotorului, iar distanța dintre plăci este cu 5-10% mai mare decât dimensiunea transversală a fiecăreia dintre cele două perii purtătoare de curent.
2. Motor conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că sistemul de excitație a statorului este realizat sub forma unei înfășurări toroidale și a unor nuclee feromagnetice cilindrice cu proeminențe în formă de sector instalate pe ambele părți ale proeminenței rotorului către proeminență.
Numele inventatorului:
Numele titularului brevetului:
Tsivinsky Stanislav Viktorovich
Data începerii valabilității brevetului:
1993.11.23
Motoarele magnetice (motoarele cu magnet permanent) sunt modelul cel mai probabil " mașină de mișcare perpetuă". Chiar și în cele mai vechi timpuri, această idee a fost exprimată, dar așa că nimeni nu a creat-o. Multe dispozitive oferă oamenilor de știință posibilitatea de a se apropia de invenția unui astfel de motor. Proiectele unor astfel de dispozitive nu au fost încă aduse la un rezultat practic. Există multe mituri diferite asociate acestor dispozitive.
Motoarele magnetice nu consumă energie, sunt un agregat tip neobișnuit... Forța de acționare a motorului este o proprietate a elementelor magnetice. Motoarele electrice profită, de asemenea, de proprietățile magnetice ale feromagnetilor, dar magneții sunt acționați de curent electric. Și aceasta este o contradicție cu acțiunea principială de bază a unei mașini de mișcare perpetuă. Un motor cu magnet folosește influențe magnetice asupra obiectelor. Sub influența acestor obiecte, începe mișcarea. Modele mici astfel de motoare au devenit accesorii în birouri. Mingi și avioane se mișcă constant pe ele. Dar acolo sunt folosite baterii pentru muncă.
Omul de știință Tesla a fost logodit problema serioasa formarea unui motor magnetic. Modelul său a fost realizat dintr-o bobină, o turbină, fire pentru conectarea obiectelor. Un mic magnet a fost pus în înfășurare, captând două rotații ale bobinei. Turbinei i s-a dat o ușoară împingere, a învârtit-o. A început să se miște cu viteză mare. Această mișcare a fost numită eternă. Motorul Tesla pe magneți a devenit model ideal mașină de mișcare perpetuă. Dezavantajul său era necesitatea unei setări inițiale a vitezei turbinei.
Conform legii conservării, o acționare electrică nu poate conține o eficiență mai mare de 100%; energia este parțial cheltuită pentru frecare în motor. Această problemă ar trebui rezolvată de un motor magnetic, care are magneți permanenți (tip rotativ, liniar, unipolar). În acesta, implementarea mișcării mecanice a elementelor provine din interacțiunea forțelor magnetice.
Principiul de funcționare
Multe inovatoare motoare magnetice aplicați opera de transformare a curentului în rotația rotorului, care este mișcare mecanică... Împreună cu rotorul, arborele motor se rotește. Acest lucru face posibilă afirmarea că orice calcul nu va da un rezultat de eficiență egal cu 100%. Unitatea nu se dovedește a fi autonomă, are o dependență. Același proces poate fi văzut și în generator. În el, cuplul care este generat din energia mișcării creează generarea de energie electrică pe plăcile colectoare.
1 - Linia de separare a liniilor magnetice de forță închise prin gaură și marginea exterioară a magnetului inelar
2 - Rotor rotativ (bilă din rulment)
3 - Baza nemagnetică (Stator)
4 - Inel magnet permanent de la difuzor (Dinamică)
5 - Magneți permanenți plat (Snaps)
6 - Corp nemagnetic
Motoarele magnetice adoptă o abordare diferită. Nevoia de surse de alimentare suplimentare este minimizată. Principiul de funcționare poate fi ușor explicat prin „roata veveriței”. Nu este nevoie de desene speciale sau calcule de rezistență pentru a produce un model demonstrativ. Trebuie să luați un magnet permanent, astfel încât polii săi să fie pe ambele planuri. Magnetul este construcția principală. La aceasta se adaugă două bariere sub formă de inele (externe și interne) realizate din materiale nemagnetice. O bilă de oțel este plasată între inele. Într-un motor magnetic, acesta devine un rotor. Prin forțele magnetului, bila va fi atrasă de disc de polul opus. Acest pol nu își va schimba poziția atunci când se deplasează.
Statorul include o placă din material ecranat. Magneții permanenți sunt fixați pe el de-a lungul căii inelului. Polii magneților sunt perpendiculari sub forma unui disc și a unui rotor. Ca rezultat, când statorul se apropie de rotor la o anumită distanță, repulsia și atracția apar în magneți alternativ. Creează un moment, se transformă în mișcare de rotație a mingii de-a lungul traiectoriei inelului. Pornirea și frânarea se efectuează prin mișcarea statorului cu magneți. Această metodă a motorului magnetic funcționează atâta timp cât proprietățile magnetice ale magneților sunt menținute. Calculul se face cu privire la stator, bile, circuitul de control.
Motoarele magnetice acționante funcționează pe același principiu. Cele mai faimoase au fost motoarele magnetice acționate de magneții Tesla, Lazarev, Perendev, Johnson, Minato. Sunt cunoscute și motoarele cu magnet permanent: cilindrice, rotative, liniare, unipolare etc. Fiecare motor are propria sa tehnologie de fabricație bazată pe câmpurile magnetice generate în jurul magneților. Nu există mașini de mișcare perpetuă, deoarece magneții permanenți își pierd proprietățile după câteva sute de ani.
Motor magnetic Tesla
Omul de știință Tesla a fost unul dintre primii care a studiat problemele mașinii de mișcare perpetuă. În știință, invenția sa se numește generator unipolar. În primul rând, calculul unui astfel de dispozitiv a fost făcut de Faraday. Eșantionul său nu a produs stabilitatea muncii și efectul dorit, nu a atins obiectivul dorit, deși principiul de funcționare a fost similar. Numele „unipolar” arată clar că, conform schemei modelului, conductorul se află în circuitul polilor magnetici.
Conform schemei găsite în brevet, structura a 2 arbori este vizibilă. Acestea conțin 2 perechi de magneți. Ele formează câmpuri negative și pozitive. Între magneți există discuri unipolare cu margele, care sunt utilizate ca conductori de formare. Cele două discuri sunt conectate între ele printr-o bandă subțire de metal. Banda poate fi utilizată pentru a roti discul.
Motorul lui Minato
Acest tip de motor folosește și energie magnetică pentru mișcare independentăși autoexcitație. Motorul de probă a fost dezvoltat de inventatorul japonez Minato în urmă cu peste 30 de ani. Motorul are o eficiență ridicată și o funcționare silențioasă. Minato a susținut că un motor magnetic auto-rotativ de acest design produce o eficiență mai mare de 300%.
Rotorul este realizat sub forma unei roți sau a unui element de disc. Conține magneți la un anumit unghi. În timpul apropierii statorului cu un magnet puternic, se generează un cuplu, discul lui Minato se rotește, aplică respingerea și convergența polilor. Viteza de rotație și cuplul motorului depind de distanța dintre rotor și stator. Tensiunea motorului este furnizată prin circuitul releului întrerupătorului.
Pentru a preveni bătăile și mișcările de impuls în timpul rotației discului, se utilizează stabilizatori, optimizând consumul de energie al magnetului electric de comandă. Latura negativă putem spune că nu există date cu privire la proprietățile sarcinii, tracțiunii, care sunt utilizate de releul de control. De asemenea, este necesară magnetizarea periodică. Minato nu a menționat acest lucru în calculele sale.
Motorul lui Lazarev
Dezvoltatorul rus Lazarev a construit un model simplu de lucru al unui motor care utilizează forța magnetică. Inelul rotorului include un rezervor cu un deflector poros în două părți. Aceste jumătăți sunt interconectate printr-un tub. Prin acest tub, un flux de lichid curge din camera inferioară în cea superioară. Porii creează un flux descendent din cauza gravitației.
Când roata este localizată cu magneți amplasați pe pale, apare un câmp magnetic constant sub presiunea lichidului, motorul se rotește. Circuitul motor Lazarev de tip rotativ este utilizat în dezvoltarea dispozitivelor simple cu rotire automată.
Motor Johnson
Johnson a folosit energie în invenția sa, care este generată de un flux de electroni. Acești electroni se află în magneți și formează circuitul de alimentare a motorului. Statorul motorului conține mulți magneți. Acestea sunt aranjate sub forma unei piste. Mișcarea magneților și locația lor depind de designul unității Johnson. Aspectul poate fi rotativ sau liniar.
1 - Magneți de ancorare
2 - Forma ancorei
3 - Polii magneților statorici
4 - Șanț inelar
5 - Stator
6 - Gaură filetată
7 - Ax
8 - manșonul Ring
9 - Baza
Magneții sunt atașați la o placă specială cu permeabilitate magnetică ridicată. Polii identici ai magneților statorici se rotesc spre rotor. Această răsucire creează respingerea și atracția polilor la rândul lor. Împreună cu ele, elementele rotorului și statorului sunt deplasate între ele.
Johnson a organizat calculul decalajului de aer dintre rotor și stator. Face posibilă corectarea forței și a agregatului magnetic al interacțiunii în direcția de creștere sau scădere.
Motor magnetic Perendev
Motorul auto-rotativ Perendev este, de asemenea, un exemplu de aplicare a muncii forțelor magnetice. Creatorul acestui motor, Brady, a depus un brevet de invenție și a creat o companie chiar înainte de începerea unui dosar penal împotriva sa, organizând munca pe bază de flux.
Când se analizează principiul de funcționare, circuitele, desenele din brevet, se poate înțelege că statorul și rotorul sunt realizate sub forma unui inel exterior și a unui disc. Magneții sunt așezați pe ei de-a lungul căii inelului. În acest caz, se observă unghiul determinat de-a lungul axei centrale. Datorită acțiunii reciproce a câmpului magneților, se generează un cuplu, care se mișcă unul față de celălalt. Lanțul magneților este calculat prin aflarea unghiului de divergență.
Motoare magnetice sincrone
Vedere principală motoare electrice este o vedere sincronă. Are aceeași viteză de rotație a rotorului și a statorului. Simplul motor electromagnetic aceste două părți sunt compuse din înfășurări pe plăci. Dacă schimbați designul armăturii, în loc de înfășurare, instalați magneți permanenți, veți obține un model original de lucru eficient al unui motor sincron.
1 - Înfășurarea tijei
2 - Secțiuni ale miezului rotorului
3 - suport de rulment
4 - Magneți
5 - Placă de oțel
6 - butucul rotorului
7 - miezul statorului
Statorul este realizat conform designului obișnuit al circuitului magnetic din bobine și plăci. Ele formează un câmp magnetic de rotație dintr-un curent electric. Rotorul formează un câmp constant care interacționează cu cel anterior și generează un cuplu.
Nu trebuie să uităm că locația relativă a armăturii și a statorului poate varia în funcție de circuitul motorului. De exemplu, ancora poate fi sub forma unei carcase exterioare. Pentru a porni motorul de la sursa de alimentare, se utilizează un circuit format dintr-un demaror magnetic și un releu de protecție termică.