Вечный электромагнитный двигатель-генератор

Настоящая статья посвящена разработке и описанию принципа работы, конструкций и электрической схемы простого оригинального «вечного» электромагнитного двигателя –генератора нового типа с электромагнитом на статоре и всего с одним постоянным магнитом(ПМ) на роторе, с вращением этого ПМ в рабочем зазоре этого электромагнита.

ВЕЧНЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ-ГЕНЕРАТОР С ЭЛЕКТРОМАГНИТОМ НА СТАТОРЕ И МАГНИТОМ НА РОТОРЕ

1. Введение
2. Сколько энергии спрятано в постоянном магните и откуда она там?
3. Краткий обзор электромагнитных двигателей и генераторов с ПМ
4. Описание конструкции и электрики модернизированного электромагнитного мотор-генератора с электромагнитом переменного тока
5. Обратимый электромагнитный двигатель с внешним ПМ на роторе
6. Описание работы «вечного» электромагнитного двигателя-генератора
7. Необходимые узлы и алгоритмы управления для работы данного электромагнитного мотор-генератора в режиме «вечного двигателя»
8. Алгоритм реверса электрического тока в обмотке электромагнита в зависимости от положения магнитного
9. Выбор и расчет элементов и оборудования для ЭМДГ
10. Малозатратный электромагнит ЭМД (основы конструирования и расчета)
11. Правильный выбор постоянных магнитов ротора ЭМД
12. Выбор электрогенератора для макетирования ЭМДГ
13. Вечный шторочный электромагнитный мотор- генератор
14. Вечный электромагнитный двигатель на обычном индукционном электросчетчике
15. Сравнение энергетических показателей нового ЭМДГ с аналогами
16. Заключение

ВВЕДЕНИЕ

Проблема создания вечных двигателей многие столетия будоражит умы многих изобретателей и ученых всего мира и является по-прежнему актуальной.

Интерес к этой теме «вечных двигателей» со стороны мирового сообщества по- прежнему огромный и все возрастающий, по мере роста потребностей цивилизации в энергии и в связи со скорым исчерпанием органического невозобновляемого топлива и особенно в связи с наступлением глобального энергетического и экологического кризиса цивилизации. При построении общества будущего, безусловно, важно заниматься разработкой новых источников энергии, способных обеспечить наши потребности. А сегодня для России и многих иных стран это просто жизненно необходимо. В будущем восстановлении страны и грядущем энергетическом кризисе новые источники энергии, основанные на прорывных технологиях, будут совершенно необходимы.

Взоры многих талантливых изобретателей, инженеров и ученых давно прикованы к постоянным магнитам (ПМ) и к их таинственной и удивительной энергетике. Причем этот интерес к ПМ даже усиливается в последние годы, в связи со значительным прогрессом в создании сильных ПМ, а отчасти, в связи с простотой предлагаемых конструкций магнитных двигателей (МД).

Сколько энергии спрятано в постоянном магните и откуда она там?

Очевидно, что современные компактные и мощные ПМ таят в себе значительную скрытую энергию магнитного поля. И цель изобретателей и разработчиков таких магнитных двигателей и генераторов состоит в выделении и преобразовании этой скрытой энергии ПМ в иные виды энергии, например, в механическую энергию непрерывного вращение магнитного ротора или в электроэнергию. Уголь при сгорании выделяет 33 Дж на грамм, нефть, которая через 10-15 лет у нас начнет подходить к концу, выделяет 44 Дж на грамм, грамм урана дает 43 миллиарда Дж энергии. В постоянном магните теоретически содержится 17 миллиардов Дж энергии. на один грамм. Конечно, как и у обычных источников энергии, КПД магнита не будет стопроцентным, к тому же у ферритового магнита срок жизни около 70 лет, при условии, что на него не действуют сильные физические, температурные и магнитные нагрузки, впрочем, при таком количестве заключенной в нем энергии, это не так уж и важно. К тому же, есть еще уже серийные промышленные магниты из редких металлов, которые в десять раз сильнее ферритовых и соответственно эффективнее. Потерявший силу магнит можно просто «перезарядить» сильным магнитным полем. Однако вопрос «откуда в ПМ столько энергии» — остается в науке пока открытым. Многие ученые считают, что энергия в ПМ непрерывно поступает извне от эфира (физического вакуума). А иные исследователи утверждают, что она просто возникает в нем самом из-за намагниченного материала ПМ. Пока ясности тут нет.

КРАТКИЙ ОБЗОР ИЗВЕСТНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ И ГЕНЕРАТОРОВ

В мире есть уже много патентов и инженерных решений различных конструкций магнитных двигателей – но практически пока нет в показе таких действующих МД в режиме «вечных двигателей». И до сих пор «вечные» промышленные магнитные двигатели (МД) так не созданы и не освоены в серии и не внедряются в реалии и тем более их нет пока в открытой продаже. К сожалению, известная информация в Интернете о серийных магнитных мотор-генераторах фирм «Перендев» (Германия) и «Акойл-энергия» пока в реалии не подтверждается. Возможных причин медленного реального в металле прогресса в МД много, но по-видимому главные причины две: или по причине засекречивания этих разработок они не доводятся до серийного производства или по причине низких энергетических показателей опытно-промышленных образцов МД. Следует отметить, что некоторые проблемы создания чисто магнитных двигателей с механическими компенсаторами и магнитными экранами, например, МД шторочного типа, наукой и техникой пока так полностью, и не решены.

Классификация и краткий анализ некоторых известных МД

  1. Магнито–механические магнитные моторы Дудышева /1-3/. При их конструктивной доводке вполне могут работать в режиме “вечных двигателей”.
  2. Двигатель МД Калинина – неработоспособный возвратно-поступательный МД с вращающимся магнитным экраном — МД по причине не доведенного до правильного конструктивного решения пружинного компенсатора.
  3. Электромагнитный мотор «Перендев» – классический электромагнитный двигатель с ПМ на роторе и компенсатором, неработоспособный без процесса коммутации в зонах прохождения мертвых точек удержания ротора с ПМ. В нем возможны два вида коммутации (позволяющей проходить «точку удержания» ПМ ротора — механическая и электромагнитная. Первая автоматически сводит задачу к закольцованному варианту SMOT’a (и ограничивает скорость вращения, а значит и мощность), о второй ниже. В режиме «вечного двигателя» работать не может.
  4. Электромагнитный Двигатель Минато — классический пример электромагнитного двигателя с ПМ ротора и электромагнитным компенсатором, обеспечивающим проход магнитного ротора «точки удержания» (по Минато «точка коллапса»). В принципе это просто рабочий электромагнитный мотор с повышенным кпд. Максимальный достижимый КПД — ориентировочно 100% неработоспособен в режиме «вечного» МД.
  5. Мотор Джонсона — аналог электромагнитного мотора «Перендев» с компенсатором, но с еще более низкой энергетикой.
  6. Магнитный мотор–генератор Шкондина – электромагнитный мотор с ПМ, работающий на силах магнитного отталкивания ПМ (без компенсатора). Конструктивно сложен, имеет коллекторно-щеточный узел, его к.п.д. порядка 70-80%. Неработоспособен в режиме вечного МД.
  7. Электромагнитый Мотор–генератор Адамса – это по сути наиболее совершенный из всех известных — электромагнитный мотор–генератор, работающий как и мотор-колесо Шкондина, только на силах магнитного отталкивания ПМ от торцов электромагнитов. Но этот мотор-генератор на ПМ конструктивно намного проще магнитного мотора–генератора Шкондина. В принципе, его КПД может только приближаться к 100%, но только обязательно при условии коммутации обмотки электромагнита коротким высокоинтенсивным импульсом с заряженного конденсатора. Неработоспособен в режиме «вечного» МД.
  8. Электромагнитный мотор Дудышева . Обратимый электромагнитный двигатель с внешним магнитным ротором и центральным статорным электромагнитом). КПД его не более 100% из-за разомкнутости магнитопровода /3/. Этот ЭМД проверен в работе (фото макета имеется).

Известны и другие ЭМД, но они примерно таких же принципов действия. Но тем не менее, развитие теории и практики магнитных двигателей в мире все же постепенно идет. И особенно ощутимый реальный прогресс по МД наметился именно по малозатратным совмещенным магнито-электромагнитным двигателям с применением в них высокоэффективных постоянных магнитов. Эти ближайшие аналоги столь важных для мирового сообщества — прообразы вечных магнитных двигателей называются — электромагнитные двигатели–генераторы (ЭМДГ) с электромагнитами и постоянными магнитами на статоре или роторе. Причем они уже реально существуют непрерывно совершенствуются и даже некоторые из них уже серийно выпускаются. Достаточно много появилось сообщений в Интернете и статей о их конструкциях с фото и их экспериментальных исследованиях. Например, известны эффективные, уже испытанные в металле — относительно малозатратные электромагнитные моторы–генераторы Адамса /1/. Причем некоторые простейшие конструкции совмещенных ЭМДГ даже уже дошли до серийного выпуска и массового внедрения. Это, например, серийные электромагнитные мотор-колеса Шкондина, применяемые на электровелосипедах.

Однако конструкции и энергетика всех известных ЭМДГ пока еще достаточно неэффективные, что не позволяет им работать в режиме «вечного двигателя», т.е. без внешнего источника электроэнергии.

Тем не менее, пути конструктивного и радикального энергетического совершенствования известных ЭМДГ есть. И именно такие более энергетически совершенные их варианты, которые могут справиться с этой непростой задачей – полностью автономной работы в режиме «вечного» электромагнитного мотор- генератора -вообще без потребления электроэнергии от внешнего источника и рассматриваются в настоящей статье.

Настоящая статья посвящена разработке и описанию принципа работы оригинальной конструкции простого электромагнитного двигателя –генератора нового типа с дуговым электромагнитом на статоре и всего с одним постоянным магнитом(ПМ) на роторе, с полярным вращением этого ПМ в зазоре электромагнита, которая вполне работоспособна и в режиме «вечного двигателя-генератора».

Ранее и частично данная конструкция такого необычного полярного ЭМД в ином обратимом варианте уже апробирована на действующих макетах автора статьи и показала работоспособность и достаточно высокие энергетические показатели.

Описание конструкции и электрической схемы модернизированного ЭМДГ

Рис.1 Электромагнитный мотор-генератор с ПМ на роторе, внешним электромагнитом переменного тока на статоре и электрогенератором на валу магнитного ротора

Упрощенная конструкция электромагнитного двигателя- генератора (ЭМДГ) такого типа и его электрическая часть приведены на рис. 1. Она состоит из трех основных узлов – из непосредственно МД с электромагнитом на статоре и ПМ на роторе и электромеханического генератора на одном валу с МД. Устройство МД состоит из статорного статического электромагнита 1, выполненного на кольцевом с вырезанным сегменте или на дуговом магнитопроводе 2 с индуктивной катушкой 3 этого электромагнита и присоединенным к ней электронным коммутатором реверса тока в катушке 3 и постоянного магнита (ПМ) 4, жестко размещенного на роторе 5 в рабочем зазоре этого электромагнита 1. Вал вращения ротора 5 ЭМД соединен муфтой с валом 7 электрогенератора 8. Устройство снабжено простейшим регулятором -электронным коммутатором 6, (автономным инвертором), выполненным по схеме простого мостового полууправляемого автономного инвертора, электрически присоединенного по выходу к индуктивной обмотке 3 электромагнита 2 а по входу электропитания — к автономному источнику электроэнергии 10. Причем реверсивная индуктивная обмотка 3 электромагнита 1 включена в диагональ переменного тока этого коммутатора 6 а по цепи постоянного тока этот коммутатор 6 присоединен к буферному источнику постоянного тока 10, например к аккумуляторной батарее (АБ) Электрический выход электромашинного генератора 8 присоединен либо непосредственно к обмоткам индуктивной катушки 3, либо через промежуточный электронный выпрямитель(не показан)к буферному источнику постоянного тока (типа АБ) 7.

Мостовой простейший электронный коммутатор (автономный инвертор) выполнен на 4-х полупроводниковых вентилях, содержит в плечах моста два силовых транзистора 9 и два неуправлямых бесконтактных ключа односторонней проводимости (диода) 10. На электромагнитном статоре 1 этого МД размещены также два датчика 11 положения магнита ПМ 5 ротора 6, вблизи траектории его движения 15 причем в качестве датчика положения ПМ-магнита 5 ротора использованы простые контактные датчики напряженности магнитного поля – герконы. Эти датчики положения 11 магнита 4 ротора 5 размещены в квадратуре — один датчик размешен возле торца соленоида с полюсами а второй- со сдвигом на 90 градусов (герконовые реле), вблизи траектории вращения ПМ5 ротора 6. Выходы этих датчиков положения 11 ПМ 5 ротора -герконовых реле присоединены через усилительно- логическое устройство 12 на управляющие входы транзисторов 9. К выходной обмотке электрогенератора 8 присоединена через выключатель (не показан) полезная электрическая нагрузка 13. В электрической цепи коммутатора 6 и цепи электропитания катушки 3 имеется элементы защиты и управления, в частности автоматический переключатель от пускового блока постоянного тока на полное электропитание от электрогенератора 8 (не показаны).

Отметим основные конструктивные особенности такого МД по сравнению с аналогами:

1. Применен многовитковый экономичный низкоамперный дуговой электромагнит.

2. Постоянный магнит 4 ротора 5 вращается в зазоре дугового электромагнита 1, именно магнитными силами притягивания – отталкивания ПМ 5. Вследствии изменения магнитной полярности магнитных полюсов в зазоре этого электромагнита при циклическом переключения (реверсе) направления тока в катушке 3 электромагнита 1 от коммутатора 5 по команде датчиков положения 11 ПМ магнита 4 ротора 5. Отметим также, что ротор 5 целесообразно делать массивным из немагнитного материала для выполнения им полезной функции маховика-инерциоида.

Обратимый электромагнитный двигатель с внешним ПМ на роторе

В принципе, возможен и обратимый вариант конструкции ЭМД, в котором ротор с постоянным магнитом ПМ на ободе размещен снаружи электромагнита. Ранее такой вариант обратимого ЭМД автором статьи был разработан, создан и успешно опробован в работе, причем еще в 1986 г. Ниже, на рис.2,3 приводится также упрощенная конструкция такого апробированного ранее ЭМДГ, описанная ранее в статьях автора /2-3/

Конструкция (неполная) макета простейшего ЭМД с внешним постоянным магнитом на роторе и со снятым электромагнитом статора ЭМД, показана на фото (рис.3). В реалии электромагнит размещен штатно в центре цилиндрического диэлектрического немагнитного прозрачного цилиндра с верхней крышкой, на которой крепится вал вращения данного ЭМД. Коммутатор и прочая электрика на фото не показаны.

Рис.2 Обратимый ЭМДГ с внешним МП- магнитным ротором (неполная конструкция)

Обозначения:

1. постоянный магнит (ПМ1)
2. постоянный магнит (ПМ2)
3. кольцевой ротор ЭМД(ПМ1,2 жестко размещены на роторе)
4. обмотка неподвижного статорного электромагнита (независимая подвеска)
5. магнитопровод электромагнита
6. датчики положения ПМ ротора
7. вал ротора (на немагнитном подшипнике)
8. спицы механической связи кольцевого ротора и с его валом
9. опорный вал
10. опора
11. силовые магнитные линии электромагнита
12. силовые магнитные линии постоянного магнита Стрелкой показано направление вращения ротора 3

Рис.3 Фото простейшего макета ЭМДГ (со снятым электромагнитом)

Описание работы «вечного» электромагнитного мотор — генератора (рис. 1)

Устройство – данный вечный электромагнитный мотор – генератор (рис.1) работает следующим образом.

Запуск и разгон магнитного ротора ЭМДГ до установившейся скорости

Запуск ЭМДГ осуществляем подачей электрического тока в катушку 3 электромагнита 2 от блока электропитания 10. Исходное положение магнитных полюсов постоянного магнита 4 ротора перпендикулярное зазору электромагнита 2 Полярность магнитных полюсов электромагнита возникает при этом такая, что постоянный магнит 4 ротора 5 начинает поворачиваться на своей оси вращения 16, магнитными силами, притягиваясь своими магнитными полюсами к противоположным магнитным полюсом электромагнита 2. В этот момент совпадения разноименных магнитных полюсов магнита 4 и торцов в зазоре электромагнита 2 ток в катушке 3 выключают по команде магнитного герконового реле (или синусоида этого тока проходит через ноль) и по инерции массивный ротор проходит эту мертвую точку его траектории вместе с ПМ 4. После этого изменяют направление тока в катушке 3 и магнитные полюса электромагнита 2 в этом рабочем зазоре становятся одноименными с магнитными полюсами постоянного магнита 4. В результате силами магнитного отталкивания одноименных магнитных полюсов –постоянный магнит 4 ротора и сам ротор получают дополнительный ускоряющий момент, действующий в направлении вращения ротора в ту же прежнюю сторону. После достижения положения магнитных полюсов ПМ ротора – по мере его вращения –вдоль магнитного меридиана, в катушке 3 вновь изменяют направления тока по команде второго магнитного датчика положения 11, вновь возникает реверс магнитных полюсов электромагнита 2 в рабочем зазоре и постоянный магнит 4 снова начинает притягиваться к ближайшим по направлению вращения разноименным магнитным полюсам электромагнита 2 в его зазоре. И далее процесс разгона ПМ 4 и ротора — путем цикличного реверса электрического тока в катушке 3 цикличным переключением транзисторов 8 коммутатора 7 от датчиков положения 11 ПМ ротора многократно повторяется циклично. Причем одновременно по мере ускорения ПМ 4 и ротора 5 автоматически возрастает и частота реверсов электрического тока в катушке 3, благодаря наличию в этой электромеханической системе положительной обратной связи по цепи через коммутатор и датчики положения ПМ 4 ротора.

Отметим, что направление электрического тока в катушке 3 (на рис. 1 показано стрелками) изменяется в зависимости от того, какой из транзисторов 8 коммутатора 7 открыт. Изменением частоты переключения транзисторов изменяем частоту переменного тока в катушке 3 электромагнита и соответственно изменяем и скорость вращения ПМ 4 ротора 5.

ВЫВОД: Таким образом, постоянный магнит ротора за полный оборот вокруг своей оси практически непрерывно испытывает однонаправленный ускоряющий момент от силового магнитного взаимодействия с магнитными полюсами электромагнита, который и приводит его во вращение и постепенно разгоняет его и электрический генератор на общем валу вращения до заданной установившейся скорости вращения.

Прямой метод электрического управления обмоткой статорного электромагнита ЭМДГ в зависимости от положения ПМ ротора

Дополнительным новшеством для обеспечения такого метода управления обмоткой электромагнита 3 МД переменным током требуемой частоты и фазы непосредственно с выхода электрогенератора переменного тока в установившемся режиме работы является введение в такой системе магнитный двигатель – электрогенератор параллельная резонансная L-C цепь – в контуре две индуктивности –от катушки 3 и статорной обмотки генератора и дополнительная электроемкость введение в выходную электроцепь электрогенератора 8 дополнительного электрического конденсатора 17 для обеспечения его самовозбуждения и последующего электрического L-C резонанса, для снижения электрических потерь и для предельно простого управления индуктивностью 3 переменным током с нужной фазой напряжения и тока непосредственно от генератора 8.

Полностью автономный режим («вечный двигатель») ЭМДГ

Совершенно очевидно, что для обеспечения работы данного устройства в режиме «вечного двигателя» необходимо получить от постоянных магнитов ротора свободную энергию, достаточную для выработки электрогенератором на валу ЭМД требуемой для этой полностью автономной работы системы- электроэнергии. Поэтому важнейшим условием является обеспечение достаточного по величине крутящего момента магнитного ротора этого МД для выработки электрогенератором на его валу достаточного количества электроэнергии, которого бы с избытком хватило и на электропитание катушки электромагнита,и на полезную нагрузку заданной величины и на компенсацию различных неизбежных потерь в такой электромеханической системы с ПМ на роторе. После раскрутки ПМ 4 и достижения ротором 5 номинальных оборотов, электропитание катушки 3 переключаем осуществляем уже непосредственно от электрогенератора или через дополнительный преобразователь напряжения а стартерный источник электроэнергии либо вообще отключаем либо переводим его в режим подзарядки от электрического генератора на валу этого ЭМД.

НЕОБХОДИМЫЕ УЗЛЫ КОНСТРУКЦИИ И АЛГОРИТМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ РАБОТЫ ДАННОГО МОТОР-ГЕНЕРАТОРА В РЕЖИМЕ “ВЕЧНОГО ДВИГАТЕЛЯ”

Это важное условие работы МД в режиме «вечного двигателя» может быть выполнено только при одновременном выполнении как минимум шести условий:

1. применение в МД современных сильных ниобиевых постоянных магнитов, обеспечивающих максимальный момент вращения такого ротора при минимальных габаритах ПМ.

2. применение на статоре МД эффективной сверхмалозатратной схемы электромагнита МД за счет предельно высокого количества витков в обмотке электромагнита и правильного эффективного конструирования его магнитопровода и обмотки.

3. необходимость пускового устройства и стартерного источника электроэнергии для запуска и разгона МД с электропитанием катушки электромагнита от коммутатора.

4. правильный алгоритм управления электрическим током в обмотке электромагнита по направлению, величине в зависимости от положения ПМ ротора.

5. согласование электрических параметров электрогенератора и обмотки электромагнита.

6. правильный алгоритм коммутации цепей электропитания обмотки электромагнита при включения цепи электрогенератора в цепь электропитания обмотки электромагнита и перевода пускового источника электроэнергии, например АБ из режима разрядки в режим его электрической подзарядки.

АЛГОРИТМ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА В КАТУШКЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПОЛОЖЕНИЯ ПМ РОТОРА ЭМД (рис.1)

Рассмотрим алгоритм переключения электрического тока в катушке при наличии одного полосового магнита на роторе ЭМД за один оборот ротора(рис.3).для обеспечения эффективной работы данного ЭМД (конструкция рис.1)с помощью совмещенных диаграмм положения ротора и направления протекания тока в обмотке 3 статорного электромагнита 1. Как следует из этих диаграмм, сущность правильного алгоритма управления электромагнитом 1 ЭМД состоит в том, что один полный оборот ПМ ротора электрический ток в индуктивной обмотке 3 электромагнита совершает два полных колебания.. Т.е., проще говоря, частота электрического тока, подаваемая в обмотку3 электромагнита 1посредством присоединенного к ней электронного коммутатора, управляемого по командам датчиков положения ПМ ротора, равна двойной частоте вращения ротора, а фаза этого электрического тока строго синхронизирована с положением ПМ ротора. ЭМД. Поскольку переключение коммутатором направления тока в обмотке 3 (реверс тока) происходит строго на магнитном экваторе ПМ при совпадении магнитных полюсов ПМ и магнитных полюсов торцов магнитопровода в рабочем зазоре магнитопровода 2 электромагнита 1, то в итоге, за один полный оборот ПМ ротора, он испытывает постоянно ускоряющий однонаправленный момент вращения, причем дважды от притяжения разноименных магнитных полюсов торцов магнитопровода электромагнита и ПМ ротора, и дважды – за счет магнитных сил отталкивания их одноименных магнитных полюсов.

Рис.4 Временная диаграмма работы электронного коммутатора для реверса тока в обмотке статорного электромагнита за один оборот ПМ ротора

Рис.5 Циклограмма чередования магнитных полюсов в зазоре электромагнита за один оборот ПМ ротора ЭМДГ

К объяснению алгоритма работы электромагнита ЭМД:

3.4 -магнитные полюса торцов дугового магнитопровода 2 электромагнита 1
Катушка с обмоткой 3 размещена на магнитопроводе 2 электромагнита 1
9. магнит ротора Стрелки показывают направление вращения ротора с ПМ а цифры в квадратах показывают картину при разных положениях ротора

Рекомендуем почитать