Электромагнитные двигатели - это устройства, которые работают по принципу индукции. Некоторые люди называют их электромеханическими преобразователями. Побочным эффектом данных устройств считается обильное выделение тепла. Существуют модели постоянного и переменного типа.

Также устройства различают по типу ротора. В частности, есть короткозамкнутые и фазные модификации. Сфера применения электромагнитных двигателей очень широкая. Встретить их можно в бытовых приборах, а также промышленных агрегатах. Активно используются они и в самолетостроении.

Схема двигателя

Схема электромагнитного двигателя включает в себя статор, а также ротор. Коллекторы, как правило, применяются щеточного типа. Ротор состоит из вала, а также наконечника. Для охлаждения системы часто устанавливаются вентиляторы. Для свободного вращения вала имеются роликовые подшипники. Также существуют модификации с магнитопроводами, которые являются неотъемлемой частью статора. Над ротором располагается контактное кольцо. В мощных модификациях используется втягивающее реле. Непосредственно подача тока осуществляется через кабель.

Принцип работы двигателя

Как говорилось ранее, принцип действия построен на При подключении модели образуется магнитное поле. Затем на обмотке возрастает напряжение. Под силой действия магнитного поля в действие приводится ротор. Частота вращения устройства в первую очередь зависит от количества магнитных полюсов. Коллектор в данном случае играет роль стабилизатора. Подача тока в цепь происходит через статор. Также важно отметить, что для защиты двигателя используются кожухи и уплотнители.

Как сделать своими руками?

Сделать обычный электромагнитный двигатель своими руками довольно просто. В первую очередь следует заняться ротором. Для этого придется найти металлический стержень, который будет играть роль вала. Также потребуется два мощных магнита. На статоре должна находиться обмотка. Далее останется лишь установить щеточный коллектор. Электромагнитные двигатели-самоделки подсоединяются к сети через проводник.

Модификации для машин

Электромагнитные изготавливаются только коллекторного типа. Мощность их в среднем составляет 40 кВт. В свою очередь, параметр номинального тока равняется 30 А. Статоры в данном случае используются двухполюсные. У некоторых модификаций имеется Для охлаждения системы применяются вентиляторы.

Также в устройствах предусмотрены специальные отверстия для циркуляции воздуха. Роторы в двигателях устанавливаются с металлическими сердечниками. Для защиты вала используются уплотнители. Статор в данном случае находится в кожухе. Электромагнитные двигатели для машин с втягивающими реле встречаются редко. В среднем диаметр вала не превышает 3.5 см.

Устройства для самолетов

Работа двигателей данного типа построена на принципе электромагнитной индукции. Для этого статоры применяются трехполюсного типа. Также электромагнитные двигатели летательных аппаратов включают в себя бесщеточные коллекторы. Клеммные коробки в устройствах располагаются над контактными кольцами. Неотъемлемой частью статора является якорь. Вал вращается благодаря роликовым подшипникам. У некоторых модификаций применяются щеткодержатели. Также важно упомянуть о различных типах клеммных коробок. В данном случае многое зависит о мощности модификации. Электромагнитные двигатели для самолетов с целью охлаждения оборудуются вентиляторами.

Двигатели-генераторы

Электромагнитные двигатели-генераторы выпускаются со специальными бендиксами. Также схема устройства включает в себя втягивающие реле. Для запуска ротора применяются сердечники. Статоры в устройствах используются двухполюсного типа. Непосредственно вал у них крепится на роликовых подшипниках. У большинства двигателей имеется резиновая заглушка. Таким образом, ротор изнашивается медленно. Еще есть модификации с щеткодержателями.

Модели с короткозамкнутым ротором

Электромагнитный двигатель с короткозамкнутым ротором часто устанавливается в бытовых приборах. Мощность моделей в среднем равняется 4 кВт. Непосредственно статоры используются двухполюсного типа. Роторы крепятся в задней части двигателя. Вал у моделей применяется небольшого диаметра. На сегодняшний день чаще всего выпускаются асинхронные модификации.

Клеммные коробки в устройствах отсутствуют. Для подачи тока используются специальные полюсные наконечники. Также схема двигателя включает в себя магнитопроводы. Крепятся они возле статоров. Еще важно отметить, что выпускаются устройства с щеткодержателями и без них. Если рассматривать первый вариант, то в данном случае устанавливаются специальные Таким образом, статор ограждается от магнитного поля. Устройства без щеткодержателя имеют уплотнитель. Бендиксы в двигателях устанавливаются за статором. Для их фиксации применяются шпонки. Недостатком данных устройств считается быстрый износ сердечника. Возникает он из-за повышенной температуры в двигателе.

Модификации с фазным ротором

Электромагнитный двигатель с фазным ротором устанавливается на станки и часто используется в тяжелой промышленности. Магнитопроводы в данном случае имеются с якорями. Отличительной чертой устройств принято считать большие валы. Непосредственно напряжение на обмотку подается через статор. Для вращения вала используется щеткодержатель. В некоторых из них установлены контактные кольца. Также важно отметить, что мощность моделей в среднем составляет 45 кВт. Непосредственно питание двигателей может осуществляться только от сети с переменным током.

Коллекторный электромагнитный двигатель: принцип работы

Коллекторные модификации активно применяются для электроприводов. Принцип действия у них довольно простой. После подачи напряжения в цепь задействуется ротор. запускает процесс индукции. Возбуждение обмотки заставляет вал ротора вращаться. Тем самым приводится в действие диск устройства. Для уменьшения силы трения используются подшипники. Также важно отметить, что в моделях устанавливаются щеткодержатели. В задней части устройств часто имеется вентилятор. Для того чтобы вал не терся об уплотнитель, применяется защитное кольцо.

Бесколлекторные модификации

Бесколлекторные модификации в наше время не являются распространенными. Используются они для вентиляционных систем. Отличительной их особенностью считается бесшумность. Однако следует учитывать, что модели выпускаются небольшой мощности. В среднем указанный параметр не превышает 12 кВт. Статоры в них часто устанавливаются двухполюсного типа. Валы используются короткие. Для ограждения ротора применяются специальные уплотнители. Иногда двигатели заключаются в кожух, у которого имеются вентиляционные каналы.

Модели с независимым возбуждением

Модификации данного типа отличаются клеммными магнитопроводами. В данном случае устройства работают в сети только с переменным током. Непосредственно напряжение в первую очередь подается на статор. Роторы у моделей изготавливаются с коллекторами. У некоторых модификаций мощность достигает 55 кВт.

По типу якорей устройства отличаются. Щеткодержатели часто устанавливаются на стопорном кольце. Также важно отметить, что коллекторы в устройствах используются с уплотнителями. Диски в данном случае располагаются за статорами. У многих двигателей бендиксы отсутствуют.

Схема двигателя с самовозбуждением

Электромагнитные двигатели данного типа способны похвастаться высокой мощностью. В данном случае обмотки имеются высоковольтного типа. Подача напряжения происходит через клеммные контакты. Непосредственно ротор крепится за щеткодержателем. Уровень рабочего тока в устройствах составляет 30 А. В некоторых модификациях применяются якоря с щеткодержателями.

Также есть устройства с однополюсными статорами. Непосредственно вал находится в центре двигателя. Если рассматривать устройства большой мощности, то у них применяются вентилятор для охлаждения системы. Также на кожухе располагаются небольшие отверстия.

Модели с параллельным возбуждением

Электромагнитные двигатели данного типа изготавливаются на базе щеточных коллекторов. Якоря в данном случае отсутствуют. Вал в устройствах крепится на роликовых подшипниках. Также для уменьшения силы трения используются специальные лапы. У некоторых конфигураций есть магнитопроводы. Подключаться модели могут только к сети с постоянным током.

Еще важно отметить, что на рынке в основном представлены трехтактные модификации. Щеткодержатели в устройствах выполнены в форме цилиндров. По мощности модели отличаются. В среднем параметр рабочего тока на холостом ходе не превышает 50 А. Для усиления электромагнитного поля применяются роторы с высоковольтной обмоткой. У некоторых конфигураций используются наконечники на магнитопроводах.

Устройства последовательного возбуждения

Принцип работы двигателей данного типа довольно простой. Непосредственно напряжение подается на статор. Далее ток проходит по обмотке ротора. На данном этапе происходит возбуждение первичной обмотки. Вследствие этого приводится в действие ротор. Однако следует учитывать, что работать двигатели способны только в сети с переменным током. Наконечники в данном случае применяются с магнитопроводом.

Некоторые устройства оснащены щеткодержателями. Мощность моделей колеблется от 20 до 60 кВт. Для фиксации вала используются стопорные кольца. Бендиксы в данном случае располагаются в нижней части конструкции. Клеммники отсутствуют. Также важно отметить, что вал устанавливается различного диаметра.

Двигатели смешанного возбуждения

Электромагнитные двигатели данного типа могут использоваться только для приводов. Ротор здесь чаще всего устанавливается с первичной обмоткой. В данном случае показатель мощности не превышает 40 кВт. Номинальная перегрузка системы составляет около 30 А. Статор в устройствах применяется трехполюсного типа. Подключать указанный двигатель можно только в сеть с переменным током. Клеммные коробки у них используются с контактами.

Некоторые модификации оснащены щеткодержателями. Также на рынке представлены устройства с вентиляторами. Уплотнители чаще всего располагаются над статорами. Действуют устройства по принципу электромагнитной индукции. Первичное возбуждение осуществляется на магнитопроводе статора. Также важно отметить, что в устройствах применятся высоковольтная обмотка. Для фиксации вала используются защитные кольца.

Устройства переменного тока

Схема модели данного типа включает статор двухполюсного типа. В среднем мощность устройства равняется 40 кВт. Ротор здесь применяется с первичной обмоткой. Также есть модификации, у которых имеются бендиксы. Устанавливаются они у статора и играю роль стабилизатора электромагнитного поля.

Для вращения вала применяется ведущая шестерня. В данном случае лапы устанавливаются для уменьшения силы трения. Также используются полюсные наконечники. Для защиты механизма применяются кожухи. Магнитопроводы у моделей устанавливаются лишь с якорями. В среднем рабочий ток в системе поддерживается на уровне 45 А.

Синхронные устройства

Схема включает в себя двухполюсный статор, а также щеточный коллектор. В некоторых устройствах применяется магнитопровод. Если рассматривать бытовые модификации, то в них используются щеткодержатели. В среднем параметр мощности составляет 30 кВт. Устройства с вентиляторами встречаются редко. У некоторых моделей применяются зубчатые передачи.

Для охлаждения двигателя на кожухе имеются вентиляционные отверстия. В данном случае стопорное кольцо устанавливается у основания вала. Обмотка используется низковольтного типа. Принцип работы синхронной модификации построен на индукции электромагнитного поля. Для этого в статоре устанавливаются магниты разной мощности. При возбуждении обмотки вал начинается вращаться. Однако частотность у него невысокая. Мощных модели имеют коллекторы с реле.

Схема асинхронного двигателя

Асинхронные модели являются компактными и часто используются в бытовых приборах. Однако в тяжелой промышленности они также являются востребованными. В первую очередь следует отметить их защищенность. Роторы в устройствах применяются только однополюсного типа. Однако статоры устанавливаются с магнитопроводами. В данном случае обмотка применяется высоковольтного типа. Для стабилизации электромагнитного поля есть бендикс.

Крепится он в устройстве благодаря шпонке. Втягивающее реле в них располагается за якорем. Вал устройства вращается на специальных роликовых подшипниках. Также важно отметить, что есть модификации с бесщеточными коллекторами. Используются они в основном для приводов различной мощности. Сердечники в данном случае установлены удлиненные, и располагаются они за магнитопроводами.

Владельцы патента RU 2470442:

Изобретение относится к области электротехники и энергетики, в частности к электромагнитным двигателям. Электромагнитный двигатель содержит ротор, выполненный в виде вала, установленного с возможностью вращения, по крайней мере, двух дисков, установленных на валу, с расположенными по их периферии постоянными магнитами, статор, содержащий электромагниты, установленные с возможностью взаимодействия с постоянными магнитами, причем постоянные магниты выполнены в форме цилиндров, плоскости торцов которых расположены в радиальной плоскости каждого из дисков, при этом постоянные магниты первого и второго дисков обращены друг к другу разноименными полюсами, а статор содержит электромагниты в виде соленоидов без магнитопроводов, установленные между дисками ротора, два пусковых электромагнита, имеющие несвязанные магнитопроводы и установленные напротив постоянного магнита, любого из дисков ротора, выключатель бесконтактный индукционный, установленный на статоре напротив любого из постоянных магнитов дисков ротора с возможностью взаимодействия с каждым из постоянных магнитов, размещенных на одном из вращающихся дисков ротора, в момент прохождения постоянным магнитом зоны чувствительности сенсорной части выключателя бесконтактного индукционного. Технический результат - повышение мощности двигателя. 8 ил.

Изобретение относится к области энергетики, в частности к электромагнитным двигателям.

Известен магнитодинамический двигатель с бесконтактной коммутацией, содержащий источник постоянного тока, статор с равномерно расположенными по его окружности соленоидами, ротор с постоянными магнитами, распределительный коллектор, оптический датчик, закрепленный на статоре, светоотражающие полосы на роторе, взаимодействующие с оптическим датчиком, при этом соленоиды соединены с источником постоянного тока параллельно, постоянные магниты соединены между собой одноименными полюсами, а распределительный коллектор выполнен в виде электронных ключей, включенных в цепь питания соленоидов и управляемых через микропроцессор сигналами с оптического датчика (1) (полезная модель RU №89301, кл. H02K 29/03, опубл. 2009 г.).

Недостатками известного устройства является то, что для запуска двигателя требуется мощный источник тока, соединенные между собой одноименными полюсами постоянные магниты ротора в процессе работы двигателя под нагрузкой теряют свои магнитные свойства, что может привести к остановке двигателя, сборка такого двигателя большой мощности вызовет затруднения в связи с тем, что необходимо соединять одноименными полюсами сильные магниты, которые будут при этом отталкиваться.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому электромагнитному двигателю является электромагнитный двигатель, содержащий ротор, выполненный в виде вала, установленного с возможностью вращения двух дисков, установленных на валу с расположенными на них по периферии дисков постоянными магнитами и балансирами, статор, содержащий электромагниты, установленные с внешней стороны дисков с возможностью взаимодействия с постоянными магнитами, соединенные между собой магнитопроводом микровыключатель и маховик, при этом постоянные магниты выполнены в виде прямоугольников и расположены на поверхности дисков таким образом, что одноименные их полюсы направлены вдоль наружной поверхности дисков, а противоположные - к центру дисков, причем постоянные магниты расположены на поверхности дисков таким образом, что продольные их оси расположены под углом к радиусам дисков (патент US №5594289, кл. H02K 16/00, опубл. 1997 г.).

Недостатком известного электромагнитного двигателя является низкая мощность двигателя из-за того, что магниты ротора размещены под углом к осям катушек электромагнитов статора, образующаяся при этом область взаимодействия постоянных магнитов ротора и электромагнитов статора характеризуется тем, что в ней плотность силовых линий постоянных магнитов меньше, чем на их полюсных торцах, следовательно, будет меньше отталкивающая сила, возникающая при взаимодействии постоянных магнитов ротора и возбужденных электромагнитов статора; кроме того, для любого из взаимодействующих постоянных магнитов ротора вектор сил отталкивания направлен не по касательной к окружности диска, а по хорде, что снижает крутящий момент двигателя.

Задачей настоящего изобретения является повышение мощности двигателя.

Сущность настоящего изобретения заключается в том, что в известном электромагнитном двигателе, содержащем ротор, выполненный в виде вала, установленного с возможностью вращения, и, по крайней мере, двух дисков, установленных на валу, с расположенными по их периферии постоянными магнитами и статор, содержащий электромагниты, установленные с возможностью взаимодействия с постоянными магнитами, согласно изобретению постоянные магниты выполнены в форме цилиндров, плоскости торцов которых расположены в радиальной плоскости каждого из дисков, при этом постоянные магниты первого и второго дисков обращены друг к другу разноименными полюсами, а статор содержит электромагниты в виде соленоидов без магнитопроводов, установленные между дисками ротора, два пусковых электромагнита, имеющие несвязанные магнитопроводы и установленные напротив постоянного магнита, любого из дисков ротора, выключатель бесконтактный индукционный, установленный на статоре напротив любого из постоянных магнитов дисков ротора с возможностью взаимодействия с каждым из постоянных магнитов, размещенных на одном из вращающихся дисков ротора, в момент прохождения постоянным магнитом зоны чувствительности сенсорной части выключателя бесконтактного индукционного.

На фиг.1 изображен заявляемый электромагнитный двигатель в разрезе А-А.

На фиг.2 представлен диск ротора в разрезе Б-Б.

На фиг.3 представлен статор в разрезе В-В.

На фиг.4 представлены пусковые электромагниты в разрезе Г-Г,

На фиг.5 представлена схема управления заявляемым электромагнитным двигателем.

На фиг.6 представлен фрагмент схемы электродвигателя с обозначением полюсов на магнитах и соленоидах.

На фиг.7 представлена схема сил отталкивания на первом диске ротора.

На фиг.8 представлена схема сил отталкивания на втором диске ротора.

Заявляемый электромагнитный двигатель содержит ротор, состоящий из вала 1, установленного с возможностью вращения на опорных подшипниках 2, 3, размещенных в вертикальных опорных плитах 4, 5 соответственно, опорные плиты, стянутые шпильками 6, первый диск 7 с закрепленными на нем постоянными магнитами 8, второй диск 9 с закрепленными на нем постоянными магнитами 10, причем постоянные магниты 8 и 10 выполнены цилиндрическими и расположены по периферии дисков 7 и 9 ротора соответственно по окружности постоянного радиуса практически, равного радиусу дисков 7 и 9 ротора, при этом плоскости торцов постоянных магнитов 8 и 10, на которых находятся полюсы, расположены в радиальной плоскости каждого из дисков 7 и 9, постоянные магниты 8 первого диска 7 обращены в область между дисками 7 и 9 полюсами одной полярности, а постоянные магниты 10 второго диска 9 обращены в вышеуказанную область полюсами противоположной полярности, диски 7 и 9 ротора изготовлены из немагнитного материала, например стеклотекстолита, и с помощью втулок 11, 12 жестко соединены с валом 1. Между дисками 7 и 9 ротора размещен статор 13, содержащий соленоиды 14 без магнитопроводов, установленные напротив постоянных магнитов 8 и 10, соответственно дисков 7 и 9 ротора, причем каждый из соленоидов 14 одним торцом обращен к полюсам постоянных магнитов 8 первого диска 7 ротора, а другим - противоположным - к полюсам постоянных магнитов 10 второго диска 9 ротора, тем самым для создания вращательного движения будут задействованы оба полюса каждого соленоида 14, что обеспечит существенное повышение мощности двигателя, кроме того, взаимодействие между постоянными магнитами 8 и 10 дисков 7 и 9 ротора и соленоидами 14 статора 13 будет происходить практически в области максимальной плотности силовых линий магнитного поля каждого из взаимодействующих постоянных магнитов 8 и 10, а для создания крутящего момента используется максимально возможное значение радиуса периферии дисков 7 и 9 ротора, являющееся плечом для вектора сил отталкивания, действие которого направлено практически по касательной к окружности периферии дисков 7 и 9.

Напротив одного из постоянных магнитов 10 второго диска 9 ротора установлены и закреплены два пусковых электромагнита 15, 16, магнитопроводы которых не связаны между собой. Магнитопроводы изготовлены из материала, обеспечивающего взаимодействие их с постоянными магнитами. Между торцами постоянных магнитов 10 второго диска 9 ротора и торцами электромагнитов 15, 16 предусмотрен зазор, не препятствующий вращению ротора. Пусковые электромагниты 15 и 16 обращены к постоянным магнитам 10 второго диска 9 ротора одноименными полюсами, обеспечивая тем самым возникновение сил отталкивания между ними, при подаче электрического питания на любой из электромагнитов 15 или 16. У периферии второго диска 9 ротора, в непосредственной близости к линии окружности диска, на которой размещены постоянные магниты 10, неподвижно установлен выключатель бесконтактный индукционный 17, включение которого происходит в результате взаимодействия с каждым из постоянных магнитов 10, размещенных на вращающемся вместе с валом диске 9 ротора, в момент прохождения постоянным магнитом 10 зоны чуствительности сенсорной части выключателя 17. В нерабочем состоянии двигателя любой из постоянных магнитов 10 второго диска 9 ротора, свободно вращающегося вместе с валом 1, имеет возможность устанавливаться между пусковыми электромагнитами 15, 16 вследствие взаимодействия постоянного магнита 10 второго диска 9 ротора с магнитопроводами пусковых электромагнитов 15, 16.

Заявляемый электромагнитный двигатель работает следующим образом.

При включении тумблера 18 напряжение подается от независимого источника электрического питания 19 (аккумулятора) на схему управления двигателем, состоящую из схемы управления 20 пусковыми электромагнитами 15, 16, выключателя бесконтактного индукционного 17 и схемы управления 21 соленоидами 14 статора двигателя 13, состоящей из пяти каналов, в соответствии с числом соленоидов 14. Выбрав направление вращения двигателя и нажав соответствующую кнопку 22 или 23, подают напряжение электрического питания на электромагнит 15 или 16. В результате взаимодействия, например, пускового электромагнита 16 с постоянным магнитом 10 второго диска 9 ротор получит начальное вращение в выбранном направлении. В течение времени поворота ротора постоянные магниты 8, 10 соответственно дисков 7, 9 ротора, совершая вращательное движение вокруг оси вала 1, устанавливаются напротив соленоидов 14 статора 13 таким образом, что магнитные нейтрали постоянных магнитов 10 и оси соленоидов 14 оказываются смещенными относительно друг друга. В этот момент один из постоянных магнитов 10 второго диска 9 ротора, поворачиваясь вокруг оси вала 1, попадает в зону чувствительности выключателя 17, взаимодействие магнитного поля постоянного магнита 10 второго диска 9 ротора с чувствительным элементом выключателя 17 приводит к тому, что на выходе последнего формируется сигнал, обеспечивающий включение схемы управления 21 соленоидами 14 статора 13, коммутирующей источник питания одновременно со всеми соленоидами 14 статора 13, что приводит к одновременному возникновению магнитного поля на каждом из соленоидов 14 статора 13. Возникшие магнитные поля соленоидов 14 будут взаимодействовать с магнитными полями постоянных магнитов 8 и 10. Вследствие взаимодействия магнитных полей постоянных магнитов 8 и 10 соответственно дисков 7 и 9 ротора с магнитными полями соленоидов 14 статора 13 ротор приобретает основное вращательное движение. Соленоиды 14 статора 13 будут получать электрическое питание до тех пор, пока постоянный магнит 10 второго диска 9, находящийся во взаимодействии с выключателем 17, вращаясь вместе с диском 9, не выйдет из зоны чувствительности выключателя 17. После чего уровень сигнала на выходе выключателя 17 становится равным нулю, схема управления 21 соленоидами 14 статора 13 выключается, соленоиды 14 обесточиваются, что приводит к исчезновению их магнитных полей и прекращению взаимодействия с постоянными магнитами 8 и 10 дисков 7 и 9 ротора. С этого момента ротор совершает вращательное движение по инерции. Вместе с ним поворачиваются вокруг оси вала постоянные магниты 8 и 10. Так как постоянные магниты 8 и 10 распределены на периферии дисков 7 и 9 равномерно и следуют один за другим, то при вращении ротора следующий очередной постоянный магнит 10 второго диска 9 ротора войдет в зону чувствительности выключателя 17. Одновременно с этим, относительно соленоидов 14, следующие очередные постоянные магниты 8 и 10 дисков 7 и 9 ротора, после поворота вокруг оси вала двигателя, устанавливаются напротив соленоидов 14 статора 13 таким образом, что магнитные нейтрали постоянных магнитов 8 и 10 и оси соленоидов 14 оказываются смещенными относительно друг друга, на выходе выключателя 17 опять появляется сигнал, обеспечивающий включение схемы управления 21 соленоидами 14 статора 13. Взаимодействие магнитных полей соленоидов 14 с магнитными полями постоянных магнитов 8 и 10 дисков 7 и 9 ротора соответственно опять приводит к возникновению сил отталкивания между полюсами соленоидов 14 статора 13 и полюсами постоянных магнитов 8 и 10 дисков 7 и 9 ротора соответственно, что обеспечивает вращательное движение последнего.

Ротор двигателя приобретает устойчивое вращение, а процесс преобразования потенциальной энергии постоянных магнитов 8 и 10 в механическую энергию становится непрерывным.

Для перевода двигателя из рабочего режима в режим остановки необходимо выключить тумблер 18, при этом прекращается подача электрического питания на схему управления 20 пусковыми электромагнитами 15, 16, выключатель 17 и схему управления 21 соленоидами 14 статора 13, взаимодействие между постоянными магнитами 8 и 10 дисков 7 и 9 ротора соответственно и соленоидами 14 статора 13 прекращается, на ротор перестают действовать силы и двигатель останавливается. В момент полной остановки двигателя один из постоянных магнитов 10 второго диска 9 ротора, вследствие взаимодействия с магнитопроводами пусковых электромагнитов 15, 16, устанавливается между пусковыми электромагнитами 15 и 16, обеспечивая готовность двигателя для следующего запуска.

Источники информации

1. Полезная модель RU №89301, кл. H02K 29/03, опубл. 2009 г.

2. Патент US №5594289, кл. H02K 16/00, опубл. 1997 г. - прототип.

Электромагнитный двигатель, содержащий ротор, выполненный в виде вала, установленного с возможностью вращения и, по крайней мере, двух дисков, установленных на валу, с расположенными по их периферии постоянными магнитами и статор, содержащий электромагниты, установленные с возможностью взаимодействия с постоянными магнитами, отличающийся тем, что постоянные магниты выполнены в форме цилиндров, плоскости торцов которых расположены в радиальной плоскости каждого из дисков, при этом постоянные магниты первого и второго дисков обращены друг к другу разноименными полюсами, а статор содержит электромагниты в виде соленоидов без магнитопроводов, установленные между дисками ротора, два пусковых электромагнита, имеющие не связанные магнитопроводы, и установленные напротив постоянного магнита, любого из дисков ротора, выключатель бесконтактный индукционный, установленный на статоре напротив любого из постоянных магнитов дисков ротора с возможностью взаимодействия с каждым из постоянных магнитов, размещенных на одном из вращающихся дисков ротора, в момент прохождения постоянным магнитом зоны чувствительности сенсорной части выключателя бесконтактного индукционного.

Изобретение относится к энергомашиностроению и электротехнике, а именно к устройствам, использующим энергию постоянных и электромагнитов. Оно может быть использовано в качестве привода с широким диапазоном мощности для экологически чистых двигателей, электрогенераторов.

Задачей изобретения, является создание более простой конструкции электромагнитного двигателя, который обладает лучшими тяговыми характеристиками. Предлагаемая конструкция должна обеспечить более эффективное преобразование магнитного поля постоянных и электромагнитов в энергию движения. Еще одной задачей является расширение арсенала экологически чистых технических средств.

Поставленная задача достигается тем, что в электромагнитном двигателе, содержится по меньшей мере один подвижный и один неподвижный коаксиальные магнитные элементы, взаимодействующие их магнитными полями преимущественно вдоль их поверхностей с ускорением в направлении движения подвижного элемента на участке траектории.

Такой магнитный двигатель согласно изобретению отличается тем, что взаимодействующие магнитные элементы выполнены коаксиальными, что намного увеличивает площадь взаимодействия подвижных и неподвижных магнитных элементов. У коаксиальных магнитных элементов к тому же плотность взаимодействия магнитных полей больше чем у плоских пластинчатых магнитов, которые рассеяны в отличии от коаксиальных.

Магнитные элементы одной из групп установлены по окружности и связаны с осью вращения, совпадающей с осью окружности установки другой группы элементов, причем обе окружности совпадают, а одна группа магнитных элементов имеет продольные щели во внутреннем радиальном направлении, причем ширина щелей достаточна для прохождения элементов осевой связи другой группы магнитных элементов.

При этом элемент осевой связи одной из групп магнитных элементов может быть выполнен в виде диска.

Альтернативно элементы осевой связи одной из групп магнитных элементов выполнены в виде спиц или пластин.

В варианте конкретной реализации магнитный двигатель содержит подвижный элемент, например, в виде поверхности, имеющей возможность вращаться по окружности, на которой закреплено n-магнитных элементов, которые установлены с возможностью взаимодействия с m - магнитными элементами, установленными неподвижно. Если каждый из магнитных элементов, входящих в группу m, выполнен в виде постоянного магнита, то магнитные элементы группы n выполнены в виде электромагнита. Одна из групп магнитных элементов (m или n) состоит из магнитных элементов, каждый из которых выполнен со сквозным каналом, соединяющим торцы этого магнитного элемента и плоской щелью, соединяющей внешнюю поверхность магнитного элемента со сквозным каналом по всей длине. Другая группа магнитных элементов включает магнитные элементы, каждый из которых установлен таким образом, что он имеет возможность проходить через сквозной канал магнитного элемента из другой группы. Магнитные элементы одной из групп представляют собой электромагниты, витки которой(го) уложены таким образом, чтобы не перекрывать плоскую щель, соединяющую по всей длине сквозной канал с внешней поверхностью магнитного элемента.

В случае когда магнитные элементы одной из групп являются внешними элементами взаимодействующих коаксиальных магнитных элементов и являются электромагнитом, то их витки уложены таки образом, чтобы не перекрывать плоскую щель, соединяющую по всей длине сквозной канал с внешней поверхностью магнитного элемента. А внутренними элементами являются постоянные магниты из другой группы, взаимодействующих коаксиальных элементов и представляют собой слегка изогнутый стержень, форму которого лучше всего описывается как часть тела, имеющую тороидальную поверхность.

В другом случае когда магнитные элементы одной из групп являются внешними элементами взаимодействующих коаксиальных магнитных элементов и являются постоянными магнитами, то каждый из них имеют сквозной канал соединяющий торцы этого магнитного элемента и плоскую цель, соединяющий внешнюю поверхность магнитного элемента со сквозным каналом по всей длине. А внутренними магнитными элементами являются электромагниты, из другой группы взаимодействующих коаксиальных магнитных элементов и представляют собой слегка изогнутый стержень, форму которого лучше всего описывается как часть тела, имеющую тороидальную поверхность.

Принцип работы предлагаемого двигателя покажем в двух вариантах. В одном варианте одна из групп магнитных элементов, которые являются неподвижными электромагнитами, жестко закреплены на корпусе электродвигателя. Другая группа магнитных элементов закреплены на роторе электродвигателя с помощью держателей. Подвижные магнитные элементы представляющие собой постоянные магниты, которые могут свободно проходить через сквозные каналы неподвижных электромагнитов. В начальной стадии работы электродвигателя электрический ток подается на неподвижные электромагниты. В электромагнитах появляется электромагнитное поле которое втягивает подвижные постоянные магниты в свою полость. Подвижные постоянные магниты которым придано ускорение за счет взаимодействия магнитных полей на входе в каналы электромагнитов, продолжает движение по каналу и приближается к выходному отверстию электромагнита. Полярность этой части электромагнита совпадает с полярностью с приближающейся частью подвижного постоянного магнита. Однако резкого торможения подвижного постоянного магнита не происходит так как в это время автоматически с помощью электронного или механического коммутатора в электромагниты подается электрический ток противоположной полярности. В следствии чего подвижный постоянный магнит продолжает движение получив дополнительное ускорение и выходит из полости электромагнита и приближается к следующему неподвижному электромагниту расположенному на окружности. По мере приближения к следующему электромагниту приближаются и их взаимодействующие магнитные поля одинаковой полярности и в это время происходит последующая смена полярности неподвижного электромагнита. И подвижный постоянный магнит продолжает свое движение. Описанный процесс может непрерывно повторяться не только для одного постоянного магнита и электромагнита но для нескольких других подвижных и неподвижных магнитов.

Магнитные элементы могут быть выполнены, как в виде постоянных магнитов, так и в виде электромагнитов или их комбинаций, закрепленных на кольце или на ином роторе.

Другой вариант конструктивного выполнения электродвигателя приводится ниже.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется прилагаемыми графическими материалами:

На фиг. 1 изображен электромагнитный двигатель в варианте когда неподвижные магниты – электромагниты, а подвижные магниты – постоянные магниты.

На фиг. 2 –продольный разрез А-А электромагнитного двигателя с четырех роторной конструкцией.

На фиг. 3 – поперечный разрез В-В электромагнитного двигателя.

На фиг. 4 и фиг. 5 варианты электромагнитного двигателя с более большой площадью взаимодействия между магнитными элементами (взаимодействующие магнитные элементы вытянутой формы).

На фиг. 6 электромагнитный двигатель в варианте когда неподвижные магниты – постоянные магниты, а подвижные магниты – электромагниты.

Еще в одном варианте предлагаемый магнитный двигатель относится к одному из примеров предпочтительного осуществления изобретении. Он состоит из корпуса 1 (фиг. 2, фиг. 3 и фиг. 6) и крышки корпуса 9 неподвижных постоянных магнитов 2 с плоской щелью, жестко закрепленные на корпусе 1. Подвижные электромагниты 3 жестко закрепленные на роторе 5 с помощью держателей 4. Ротор 5 жестко закреплен на вале 6 с возможностью вращения вместе с валом 6. Корпус 1, крышка корпуса 9, держатель 4 и вал 6 выполнены из материала, который не взаимодействует с магнитами. Неподвижный постоянный магнит 2 представляет собой часть тела тороидальной формы со сквозным каналом соединяющим торцы этого тела и полой щелью, соединяющей внешнюю поверхность со сквозным каналом по всей длине этого тела.

Подвижный электромагнит 3 представляет собой слегка изогнутый стержень, форма которого лучше всего описывается как часть тела, имеющего тороидальную поверхность. Концы катушек 7 электромагнитов 3 закреплены на элементах токосъема 8 и запитываются электрически током посредством скользящих пластин коммутатора (коммутатор-распределитель не показан). Коммутатор-распределитель меняет полярность подаваемого электрического тока в зависимости от места расположения электромагнита 3 относительно неподвижного постоянного магнита 2.

Предлагаемый двигатель работает следующим образом. Как показано на фиг. 6 электромагниты 3 закрепленные в держателях 4 на вращающем роторе 5 могут проходить через каналы неподвижных постоянных магнитов 2. При подаче электрического тока на элементы токосъема 8 через коммутатор в электромагнитах 3, концы катушек 7, которые закреплены на токосъемах 8, возбуждается электромагнитное поле. Электромагнит 3 втягивается в сквозной канал постоянного магнита 2, так как полярность полюсов электромагнита 3 и постоянного магнита 2 в момент их приближения к друг другу противоположна. Электромагнит 3, которому придано ускорение взаимодействием магнитных полей на входе в канал, продолжает движение и приближается к другой части выходному отверстию канала постоянного магнита. Однако резкого торможения электромагнита 3 не происходит. Конструктивно обеспечено выполнение условия, при котором автоматически с помощью электронного или механического коммутатора в электромагниты 3 подается электрический ток противоположной полярности. В следствии чего постоянный магнит 2 выталкивает из своей полости электромагнит 3 так как меняется полярность электромагнита 3 на противоположную, взаимодействующие магнитные поля электромагнита 3 и постоянного магнита 2 в данном участке одноименные. Последующие перемещение электромагнита 3 вместе с ротором 5 и валом 6 обеспечивает приближение электромагнита 3 к следующему постоянному магниту 2, расположенному по окружности. По мере приближения взаимодействующих одноименных полюсов электромагнита 3 и постоянного магнита 2 происходит следующая смена полярности электромагнита 3. И электромагнит 3 продолжает свое движение. Описанный процесс непрерывно повторяется не только для описанного электромагнита 3, но и для каждого электромагнита из числа закрепленных таким же образом на роторе 5.

Так возможно исполнение предлагаемого двигателя с продолговатыми формами взаимодействующих магнитных элементов (фиг. 4), что увеличивает их площадь взаимодействия. Из чего следует увеличение мощности электродвигателя.

Следует иметь в виду, что для специалиста в данной области техники становится очевидным возможные изменения и модификации предлагаемого изобретения.

Еще одним направлением использования предлагаемого изобретения является возможность использования его в виде конструкций, каждая секция которых включает свой ротор с закрепленными магнитными элементами, взаимодействующими с неподвижными магнитными элементами.

Практически все в нашей жизни зависит от электричества, но существуют определенные технологии, которые позволяют избавиться от локальной проводной энергии. Предлагаем рассмотреть, как сделать магнитный двигатель своими руками, его принцип работы, схема и устройство.

Типы и принципы работы

Существует понятие вечных двигателей первого порядка и второго. Первый порядок – это устройства, которые производят энергию сами по себе, из воздуха, второй тип – это двигатели, которым необходимо получать энергию, это может быть ветер, солнечные лучи, вода и т.д., и уже её они преобразовывают в электричество. Согласно первому началу термодинамики, обе эти теории невозможны, но с таким утверждением не согласны многие ученые, которые и начали разработку вечных двигателей второго порядка, работающих на энергии магнитного поля.

Над разработкой «вечного двигателя» трудилось огромное количество ученых во все времена, наиболее большой вклад в развитие теории о магнитном двигателе сделали Никола Тесла, Николай Лазарев, Василий Шкондин, также хорошо известны варианты Лоренца, Говарда Джонсона, Минато и Перендева.

У каждого из них своя технология, но все они основаны на магнитном поле, которое образовывается вокруг источника. Стоит отметить, что «вечных» двигателей не существует в принципе, т.к. магниты теряют свои способности приблизительно через 300-400 лет.

Самым простым считается самодельный антигравитационный магнитный двигатель Лоренца . Он работает за счет двух разнозаряженных дисков, которые подключаются к источнику питания. Диски наполовину помещаются в полусферический магнитный экран, поле чего их начинают аккуратно вращать. Такой сверхпроводник очень легко выталкивает из себя МП.

Простейший асинхронный электромагнитный двигатель Тесла основан на принципе вращающегося магнитного поля, и способен производить электричество из его энергии. Изолированная металлическая пластина помещается как можно выше над уровнем земли. Другая металлическая пластина помещается в землю. Провод пропускается через металлическую пластину, с одной стороны конденсатора и следующий проводник идет от основания пластины к другой стороне конденсатора. Противоположный полюс конденсатора, будучи подключенным к массе, используется как резервуар для хранения отрицательных зарядов энергии.

Роторный кольцар Лазарева пока что считается единственным работающим ВД2, кроме того, он прост в воспроизведении, его можно собрать своими руками в домашних условиях, имея в пользовании подручные средства. На фото показана схема простого кольцевого двигателя Лазарева:

На схеме видно, что емкость поделена на две части специальной пористой перегородкой, сам Лазарев применял для этого керамический диск. В этот диск установлена трубка, а емкость заполнена жидкостью. Вы для эксперимента можете налить даже простую воду, но желательно применять улетучивающийся раствор, к примеру, бензин.

Работа осуществляется следующим образом: при помощи перегородки, раствор попадает в нижнюю часть емкости, а из-за давления по трубке перемещается наверх. Это пока что только вечное движение, не зависящее от внешних факторов. Для того чтобы соорудить вечный двигатель, нужно под капающей жидкостью расположить колесико. На основе этой технологии и был создан самый простой самовращающийся магнитный электродвигатель постоянного движения, патент зарегистрирован на одну российскую компанию. Нужно под капельницу установить колесико с лопастями, а непосредственно на них разместить магниты. Из-за образовавшегося магнитного поля, колесо начнет вращаться быстрее, быстрее перекачиваться вода и образуется постоянное магнитное поле.

Линейный двигатель Шкондина произвел своего рода революцию в прогрессе. Это устройство очень простой конструкции, но в тоже время невероятно мощное и производительное. Его двигатель называется колесо в колесе, и в основном его используют в современной транспортной отрасли. Согласно отзывам, мотоцикл с мотором Шкондина может проехать 100 километров на паре литров бензина. Магнитная система работает на полное отталкивание. В системе колеса в колесе, есть парные катушки, внутри которых последовательно соединены еще одни катушки, они образовывают двойную пару, у которой разные магнитные поля, за счет чего они двигаются в разные стороны и контрольный клапан. Автономный мотор можно устанавливать на автомобиль, никого не удивит бестопливный мотоцикл на магнитном двигателе, устройства с такой катушкой часто используются для велосипеда или инвалидной коляски. Купить готовый аппарат можно в интернете за 15000 рублей (производство Китай), особенно популярен пускатель V-Gate.

Альтернативный двигатель Перендева – это устройство, которое работает исключительно благодаря магнитам. Используется два круга – статичный и динамичный, на каждом из них в равной последовательности, располагаются магниты. За счет самооталкивающейся свободной силы, внутренний круг вращается бесконечно. Эта система получила широкое применение в обеспечении независимой энергии в домашнем хозяйстве и производстве.

Все перечисленные выше изобретения находятся в стадии развития, современные ученые продолжают их совершенствовать и искать идеальный вариант для разработки вечного двигателя второго порядка.

Помимо перечисленных устройств, также популярностью у современных исследователей пользуется вихревой двигатель Алексеенко, аппараты Баумана, Дудышева и Стирлинга.

Как собрать двигатель самостоятельно

Самоделки пользуются огромным спросом на любом форуме электриков, поэтому давайте рассмотрим, как можно собрать дома магнитный двигатель-генератор. Приспособление, которое мы предлагаем сконструировать, состоит из 3 соединенных между собой валов, они скреплены таким образом, что вал в центре повернут прямо к двум боковым. К середине центрального вала прикреплен диск из люцита диаметров четыре дюйма, толщиной в половину дюйма. Внешние валы также оснащены дисками диаметром два дюйма. На них расположены небольшие магниты, восемь штук на большом диске и по четыре на маленьких.

Ось, на которых расположены отдельные магниты, находится в параллельной валам плоскости. Они установлены таким образом, что концы проходят возле колес с проблеском в минуту. Если эти колеса двигать рукой, то концы магнитной оси будут синхронизироваться. Для ускорения рекомендуется установить алюминиевый брусок в основание системы так, чтобы его конец немного касался магнитных деталей. После таких манипуляций, конструкция должна начать вращаться со скоростью пол оборота в одну секунду.

Приводы установлены специальным образом, при помощи которого валы вращаются аналогично друг другу. Естественно, если воздействовать на систему сторонним предметом, к примеру, пальцем, то она остановится. Этот вечный магнитный двигатель изобрел Бауман, но ему не удалось получить патент, т.к. на тот момент устройство отнесли к разряду непатентуемых ВД.

Для разработки современного варианта такого двигателя многое сделали Черняев и Емельянчиков.

Какие достоинства и недостатки имеют реально работающие магнитные двигатели

Достоинства:

1. Полная автономия, экономия топлива, возможность из подручных средств организовать двигатель в любом нужном месте;
2. Мощный прибор на неодимовых магнитах способен обеспечивать энергией жилое помещение до 10 вКт и выше;
3. Гравитационный двигатель способен работать до полного износа и даже на последней стали работы выдавать максимальное количество энергии.

Недостатки:

1. Магнитное поле может негативно влиять на здоровье человека, особенно этому фактору подвержен космический (реактивный) движок;
2. Несмотря на положительные результаты опытов, большинство моделей не способны работать в нормальных условиях;
3. Даже после приобретения готового мотора, его бывает очень сложно подключить;
4. Если Вы решите купить магнитный импульсный или поршневой двигатель, то будьте готовы к тому, что его цена будет сильно завышена.

Работа магнитного двигателя – это чистая правда и она реально, главное правильно рассчитать мощность магнитов.

Конструкции электромагнитных двигателей только получают известность, широко они не используются. По сей день тема вечного двигателя будоражит конструкторов во всём мире. Стоимость электроэнергии довольно низкая, если сравнивать с бензином или соляркой. Каждый человек желает иметь под рукой вечное устройство, которое будет работать, не требуя ухода и большого количества топлива. Двигатели с электромагнитными клапанами (внутреннего сгорания) работают более эффективно, но добиться высокого КПД и снизить расходы на энергоносители все равно не получается.

В качестве основы для своих конструкций инженеры выбирают постоянные магниты. В них имеется огромная энергия, которой нужно только уметь воспользоваться. Двигатели, изготовленные по таким технологиям, довольно просты в производстве. Но вот выжать максимальное количество энергии вряд ли сможет каждый в домашних условиях. На то есть множество причин, главная - сложность конструкций.

Энергия постоянных магнитов

Каждый постоянный магнит обладает очень сильным полем, у которого высокая энергетика. Поэтому многие разработчики электромагнитных двигателей пытаются преобразовать магнитное поле в механическую энергию, заставляя непрерывно вращаться ротор. Для сравнения:

1. Во время сгорания уголь способен выделить примерно 33 Дж/г энергии.
2. У нефти этот показатель 44 Дж/г.
3. У радиоактивного урана — 43 млрд Дж/г.

В теории постоянный магнит может выделить около 17 млрд Джоулей на каждый грамм (а это примерно треть от аналогичного параметра урана). Вот только коэффициент полезного действия у магнита не будет равен 100 %. Ресурс магнитов на основе феррита - не более 70 лет. Но это при том, что на него не воздействуют большие перепады температуры, физическая и магнитная нагрузки. Конечно, не заменит бензиновый агрегат V8 электромагнитный двигатель, но вот на легкой технике он может использоваться.

Промышленностью на данный момент выпускаются магниты, которые изготавливаются из редких металлов. Они в десятки раз мощнее, нежели простые ферритовые. Следовательно, эффективность их использования намного выше. Если такой постоянный магнит потеряет свою силу, то его запросто можно заново зарядить. Для этого достаточно воздействовать на него магнитным полем с большой силой. Они могут применяться в двигателях с электромагнитными клапанами. В них отсутствует распределительный вал, его функции берет на себя электроника.

Патенты на электромагнитные машины

Многие инженеры уже запатентовали свои конструкции двигателей. Но вот только реализовать работоспособный вечный двигатель ещё никто не смог. Такие устройства ещё не освоены, редко внедряются в технику, встретить в продаже их вряд ли получится. Намного чаще используются электромагнитные клапаны (дизельные двигатели работают под управлением электроники стабильнее и способны выдать большую мощность). Некоторые конструкторы уверены, что до серийного выпуска не доводятся электромагнитные двигатели, потому что все разработки засекречиваются. И большинство проблем в таких двигателях до сих пор не решены полностью.

Краткий обзор известных конструкций

Среди большого количества конструкций магнитных двигателей можно выделить следующие:

1. Двигатели магнитного типа Калинина. Конструкция полностью неработоспособна, так как не доведен до ума механизм пружинного компенсатора.
2. Магнитно-механический мотор конструкции Дудышева. Если произвести грамотную доводку, то такие двигатели могут работать практически вечно.
3. «Перендев» — электромагнитные моторы, выполненные по классической схеме. На роторе устанавливается компенсатор, но он не способен работать без коммутации при прохождении мёртвой точки. А чтобы ротор проходил мертвую точку удержания, можно выполнить коммутацию двумя вариантами — с помощью электромагнита и механического устройства. Такая конструкция не может претендовать на звание «вечный двигатель». Да и у простого асинхронного двигателя электромагнитный момент окажется значительно выше.
4. Электромагнитные двигатели конструкции Минато. Выполненный по классической схеме, представляет собой обычный электромагнитный мотор, у которого очень высокий коэффициент полезного действия. С учётом того, что конструкция не может достичь КПД в 100 %, она не работает как «вечный двигатель».
5. Моторы Джонсона являются аналогами «Перендев», но у них меньше энергетика.
6. Мотор-генераторы Шкондина представляют собой конструкцию, которая работает при помощи силы магнитного отталкивания. Компенсаторы в моторах не используются. Не способны работать в режиме «вечного двигателя», коэффициент полезного действия не более 80 %. Конструкция очень сложная, так как в ней присутствуют коллектор и щеточный узел.
7. Наиболее совершенным механизмом является мотор-генератор конструкции Адамса. Это очень известная конструкция, работает по такому же принципу, как и мотор Шкондина. Вот только в отличие от последнего, отталкивание происходит от торца электромагнита. Конструкция устройства намного проще, нежели у Шкондина. Коэффициент полезного действия может составлять 100 %, но в том случае, если производить коммутацию обмотки электромагнита при помощи короткого импульса с высокой интенсивностью от конденсатора. В режиме «вечного двигателя» работать не может.
8. Электромагнитный двигатель обратимого типа. Магнитный ротор находится снаружи, внутри установлен статор из электромагнитов. Коэффициент полезного действия приближается к 100 %, так как магнитопровод разомкнут. Такой электромагнитный соленоидный двигатель способен работать в двух режимах - мотора и генератора.

Другие конструкции

Существует множество других конструкций, в том числе и работоспособных, но они построены по вышеприведенным схемам. Двигатель-генераторы электромагнитного типа получают огромную популярность среди энтузиастов, причём некоторые конструкции уже были внедрены в серийный выпуск. Но это, как правило, самые простые механизмы. На электровелосипедах в последнее время часто применяется мотор-колесо конструкции Шкондина. Но для нормальной работы любого электромагнитного мотора необходимо наличие источника энергии. Даже электромагнитный соленоидный двигатель не сможет работать без дополнительного питания.

Без аккумулятора обойтись не могут такие механизмы. Обязательно требуется запитать обмотку электромагнита для того, чтобы создать поле и раскрутить ротор до минимальной частоты. По сути, получается электромагнитный двигатель постоянного тока, который способен осуществлять рекуперацию энергии. Другими словами, мотор работает только при разгоне, а при торможении он переводится в режим генератора. Такими особенностями обладают любые электромобили, которые можно встретить в продаже. У некоторых попросту отсутствует система торможения как таковая, функции колодок выполняют двигатели, работающие в режиме генератора. Чем больше нагрузка на обмотке, тем сильнее будет сила противодействия.

Конструкция электромагнитного двигатель-генератора

Устройство состоит из таких узлов:

1. Магнитный двигатель. На роторе находится постоянный магнит, а она статоре - электрический.
2. Генератор электромеханического типа, расположенный на том же месте, что и двигатель.

Статорные электромагниты статического типа выполняются на магнитопроводе в форме кольца и вырезанными сегментами.

В конструкции также имеется индуктивная катушка и коммутатор, позволяющий осуществить в ней реверс тока. Постоянный магнит устанавливается на роторе. Обязательно должен быть двигатель с электромагнитной муфтой, с ее помощью ротор соединяется с валом генератора. Обязательно в конструкции должен быть автономный инвертор, который выполняет функцию простейшего регулятора.

Используется схема простейшего мостового автономного инвертора, соединяется он с выходом индуктивной обмотки электрического магнита. Вход питания подключается к аккумуляторной батарее. Электромагнитный генератор соединяется либо с обмоткой, либо же при помощи выпрямителя с аккумуляторной батареей.

Электронный коммутатор мостового типа

Самая простая конструкция электронного коммутатора выполняется на четырех силовых ключах. В каждом плече мостовой схемы присутствует по два мощных транзистора, столько же электронных ключей с односторонней проводимостью. Напротив ротора магнитного двигателя размещается два датчика, которые контролируют положение постоянного магнита на нем. Располагаются они как можно ближе от ротора. Функции этого датчика выполняет простейший прибор, который способен работать под воздействием магнитного поля — геркон.

Датчики, считывающие положение постоянного магнита на роторе, размещаются следующим образом:

1. Первый находится у торца соленоида.
2. Второй расположен со сдвигом в 90 градусов.

Выходы датчиков подключаются к логическому устройству, которое усиливает сигнал, а затем подает его на входы управления полупроводниковых транзисторов. С помощью подобных цепей работает и электромагнитный клапан остановки двигателя внутреннего сгорания.

На обмотках электрического генератора установлена нагрузка. В цепях питания катушки и коммутатора есть элементы, предназначенные для управления и защиты. При помощи автоматического переключателя можно произвести отключение аккумуляторной батареи, чтобы вся машина перешла на питание от электрического генератора (автономный режим).

Особенности конструкции магнитного двигателя

Если сравнивать с аналогичными устройствами, то вышеприведенная конструкция имеет следующие особенности:

1. Используются очень экономичные электромагниты.
2. На роторе располагается постоянный магнит, который вращается внутри дугового электромагнита.

В зазорах электромагнита постоянно изменяется полярность. Ротор изготавливается из немагнитных материалов, причём желательно, чтобы он был тяжёлым. Он выполняет функцию инерционного маховика. А вот в конструкции электромагнитного клапана остановки двигателя необходимо использовать сердечник из магнитных материалов.

Расчет электромагнита

Чтобы провести примерный расчёт электрического магнита, необходимо задать тяговое усилие, которое требуется для мотора. Допустим, требуется произвести расчёт электрического магнита с тяговым усилием 100 Н (10 кг). Теперь после этого можно рассчитать параметры конструкции электромагнита, если зазор его составляет 10-20 мм. Тяговая сила, которая развивается электромагнитом, считается так:

1. Перемножаются индукция в воздушном зазоре и площадь полюса. Индукция измеряется в Теслах, площадь - в квадратных метрах.
2. Полученное значение необходимо разделить на значение магнитной проницаемости воздуха. Оно равно 1,256 х 10^-6 Гн/м.

Если задать индукцию 1,1 Тл, то можно вычислить площадь сечения магнитопровода:

1. Тяговая сила умножается на магнитную проницаемость воздуха.
2. Полученное значение необходимо разделить на квадрат индукции в зазоре.

Для трансформаторной стали, которая используется в магнитопроводах, индукция в среднем равна 1,1 Тл. Используя кривую намагничивания низкоуглеродистой стали, можно определить среднее значение напряженности магнитного поля. Если правильно сконструировать электрический магнит, то вы достигнете максимальной силы потока. Причём электропотребление обмотки будет минимальным.

Параметры постоянных магнитов

Чтобы изготовить электромагнитный двигатель своими руками, потребуется подобрать все компоненты. И самое главное — это постоянные магниты. У них имеется три основных характеристики:

1. Остаточная магнитная индукция, которая позволяет определить величину потока. В том случае, когда на генераторе установлены постоянно магниты с очень большой индукцией, пропорционально будет увеличиваться напряжение на выходе обмоток. Следовательно, повышается мощность генераторной установки.
2. Энергетическое произведение позволяет «пробивать» потоком воздушные зазоры. Чем больше величина энергетического произведения, тем меньше размеры всей системы.
3. Коэрцитивная сила определяет значение магнитного напряжения. При использовании в генераторах магнитов с большой коэрцитивной силой поле без труда преодолеет любой воздушный зазор. Если витков в статоре очень много, то без лишних энергозатрат будет поддерживаться ток.

Виды постоянных магнитов

Для остановы двигателя электромагнитный клапан необходимо запитывать от мощного источника. Либо же можно применять сильные магниты. Поэтому желательно такие конструкции применять на мощной технике. А чтобы самостоятельно изготовить мотор-генератор, желательно использовать ферритовые или неодимовые магниты. Характеристики постоянных магнитов:

1. Феррит-бариевые: индукция в воздушном зазоре на уровне 0,2-0,4 Тл; энергетическое произведение 10-30 кДж/куб. м; коэрцитивная сила 130-200 кА/м. Стоимость от 100 до 400 руб. за килограмм. Рабочая температура не более 250 градусов.
2. Феррит-стронциевые: индукция в воздушном зазоре на уровне 0,35-0,4 Тл; энергетическое произведение 20-30 кДж/куб. м; коэрцитивная сила 230-250 кА/м. Стоимость от 100 до 400 руб. за килограмм. Рабочая температура не более 250 градусов.
3. Неодимовые магниты: индукция в воздушном зазоре на уровне 0,8-1,4 Тл; энергетическое произведение 200-400 кДж/куб. м; коэрцитивная сила 600-1200 кА/м. Стоимость от 2000 до 3000 руб. за килограмм. Рабочая температура не более 200 градусов.

Вдвое дешевле бариевые постоянные магниты, нежели неодимовые. Но габариты генераторов на таких магнитах намного больше. По этой причине лучше всего использовать в самодельных электромагнитных моторах неодимовые магниты. Двигатель с электромагнитным тормозом, выполненный из таких материалов, сможет намного больше восстанавливать энергии при остановке.

Шторочные двигатели

Генераторы, оснащенные электромагнитами переменного тока, могут быть выполнены и по другой схеме. Можно также с успехом использовать электрические магниты постоянного тока. Причём нет необходимости устанавливать коммутатор и устройство для переполюсовки торцов в зазорах с помощью реверса тока. Такими действиями можно существенно упростить всю силовую часть и управление магнитным двигателем.

Но придётся установить магнитный экран, который будет коммутироваться механическим способом. Обязательно требуется синхронно экранировать магнитные полюса на статоре и роторе в нужный в момент времени. Мощность электромагнитного двигателя от этого не пострадает, так как потерь при механической регулировке практически не будет. Работа двигателя с механической регулировкой происходит таким же образом, как и с электронной.

Шторочный двигатель Дудышева

На статоре установлен неподвижный кольцевой электромагнит, на котором имеется обмотка. Между магнитопроводом и ротором присутствует небольшой зазор. На роторе располагается постоянный магнит и шторки. Это магнитные экраны, они расположены с внешней стороны и вращаются независимо от ротора. На валу двигателя находится маховик и стартер-генератор. На электромагните статора располагается обмотка, которая соединяется посредством выпрямителя со стартер-генератором.

Запуск такой конструкции осуществляется при помощи стартера, который находится на одном валу с мотором. После того, как запустится электродвигатель и он выйдет в нормальный режим работы, стартер начинает работать как генератор, то есть, вырабатывает напряжение. Шторки перемещаются на диске при повороте ротора максимально синхронно. При этом обеспечивается циклическая экранировка одноименных полюсов электромагнита.

Другими словами, обязательно нужно обеспечить при помощи различных технических средств такое перемещение диска со шторками и ротора, чтобы экраны располагались между одноименными полюсами неподвижного электрического магнита и постоянного на роторе. Возможности работы электрического магнитного двигателя в установившемся режиме:

1. Когда ротор вращается принудительно, имеется возможность вырабатывать электроэнергию при помощи генератора.
2. Если присоединить к нему индуктивную обмотку, то машина переводится в режим мотор-генератора. При этом передается вращение на совмещённый вал, работа электромагнитного двигателя происходит в двух режимах.

Простейшая конструкция мотор-генератора

Момент электромагнитного двигателя может быть практически любым. Если реализовать простейшую конструкцию с малой мощностью, то сделать это можно с помощью обычного электрического счётчика. Правда, такие конструкции уже не используются для контроля потребления электроэнергии. Но найти их можно. Дисковый электросчетчик — это уже готовый механизм двигателя. В нём имеется:

1. Электрический магнит с индуктивной обмоткой.
2. Ротор из немагнитного материала.

Отсутствуют только постоянные магниты на роторе и коммутатор. Зазор между нижней и верхней частями магнитопровода сравнительно маленький. Благодаря этому получается повысить момент вращения. Но обязательно необходимо, чтобы зазор в магнитопроводе был достаточным, чтобы в нём проходил ротор с постоянными магнитами.

Желательно применять от 3 до 6 мощных магнитов, высота должна быть не больше 10 мм. Крепить на роторе необходимо их как можно жестче, используя специальные обоймы из немагнитных материалов. Коммутатор выполняется в виде инвертора мостового типа, соединяется с выходом обмотки электрического магнита. При запуске двигателя питание производится от аккумулятора.