Магнитный вечный двигатель: правда или миф, возможности и перспективы, линейный двигатель своими руками

Конструкция и принцип действия синхронного электродвигателя с постоянными магнитами

Устройство

Магнитный вечный двигатель: правда или миф, возможности и перспективы, линейный двигатель своими руками

устройство

Электродвигатель на постоянных магнитах не сильно отличается по виду конструкции.

При этом, можно выделить следующие основные элементы:

  1. Снаружи используется электротехническая сталь, из которой изготавливается сердечник статора.
  2. Затем идет стержневая обмотка.
  3. Ступица ротора и за ней специальная пластина.
  4. Затем, изготовленные из электротехнической стали, секции редечника ротора.
  5. Постоянные магниты являются частью ротора.
  6. Конструкцию завершает опорный подшипник.

Как любой вращающийся электродвигатель, рассматриваемый вариант исполнения состоит из неподвижного статора и подвижного ротора, которые при подаче электроэнергии взаимодействую между собой. Отличие рассматриваемого варианта исполнения можно назвать наличие ротора, в конструкцию которого включены магниты постоянного типа.

При изготовлении статора, создается конструкция, состоящая из сердечника и обмотки. Остальные элементы являются вспомогательными и служат исключительно для обеспечения наилучших условий для вращения статора.

Что такое магнитный двигатель?

Что такое вечный двигатель? Фактически, это механизм, КПД которого составляет 100%. К сожалению, на практике это выглядит несколько по-иному, ведь в работу вмешивается слишком много физических явлений, таких как сила трения и т.д. Со временем составные части любого механизма изнашиваются и выходят из строя, соответственно, требуют замены.

Рисунок 1: Один из вариантов реализации магнитного двигателя

Рисунок 1: Один из вариантов реализации магнитного двигателя

Магнитный двигатель не исключение, он обладает интересной, обоснованной с технической точки зрения конструкцией. Движение здесь обеспечивают постоянные (не электрические) магниты и подвижные металлические поверхности. Получается, что магнитному двигателю достаточно только задать вращение, и в случае необходимости обеспечить остановку.

Принцип действия вечного магнитного движителя

Большинство современных эл. двигателей используют принцип трансформации эл. тока в механическое вращение ротора, а вместе с ним и приводного вала. Это значит, что любой расчет покажет КПД меньше 100%, а сам агрегат является зависимым, а не автономным. Та же ситуация наблюдается в случае генерирующего устройства. Здесь уже момент вращения вала, которое происходит за счет тепловой, ядерной, кинетической или потенциальной энергии движения среды, приводит к выработке электрического тока на коллекторных пластинах.

Устройство магнитного двигателяДвигатель на постоянных магнитах использует совершенно иной подход к работе, который нивелирует или сводит к минимуму необходимость в сторонних источниках энергии. Описать принцип работы такого двигателя можно на примере «беличьего колеса». Для изготовления демонстративной модели не требуются особые чертежи или расчет надежности. Необходимо взять один постоянный магнит тарельчатого (дискового) типа, полюса которого располагаются на верхней и нижней плоскостях пластин. Он будет служить основой конструкции, к которой нужно добавить два кольцевых барьера (внутренний, внешний) из немагнитных, экранирующих материалов. В промежуток (дорожку) между ними помещается стальной шарик, который будет играть роль ротора. В силу свойств магнитного поля, он сразу же прилипнет к диску разноименным полюсом, положение которого не будет меняться при движении.

Статор представляет собой условно пластину из экранируемого материала, на которую по кольцевой траектории крепят постоянные магниты, например, неодимовые. Их полюса расположены перпендикулярно по отношению к полюсам дискового магнита и ротора. В результате, когда статор приближается к ротору на определенное расстояние, возникает поочередное притяжение, отталкивание в магнитном поле, которое формирует момент затем перерастает во вращение шарика по кольцевой траектории (дорожке). Пуск и остановка происходят за счет приближения или отдаления статора с магнитами. Этот вечный двигатель на постоянных магнитах будет работать до тех пор, пока они не размагнитятся. Расчет ведется относительно размера коридора, диаметров шарика, пластины статора, а также цепи управления на реле или катушках индуктивности.

На подобном принципе действия было разработано немало моделей действующих образцов, например, синхронных двигателей, генераторов. Наиболее известными среди них являются двигатели на магнитной тяге Тесла, Минато, Перендев, Говарда Джонсона, Лазарева, а также линейные, униполярные, роторные, цилиндровые и т. д.

Рассмотрим каждый из примеров подробнее.

Реальные перспективы создания вечного двигателя на магнитах

Противники теории создания вечного двигателя говорят о невозможности нарушения закона о сохранении энергии. Действительно, нет совершенно никаких предпосылок к тому, чтобы получить энергию из ничего. С другой стороны, магнитное поле – это вовсе не пустота, а особый вид материи, плотность которого может достигать 280 кДж/м³. Именно это значение и является потенциальной энергией, которую теоретически может использовать вечный двигатель на постоянных магнитах. Несмотря на отсутствие готовых образцов в общем доступе, о возможности существования подобных устройств говорят многочисленные патенты, а также факт наличия перспективных разработок, которые остаются засекреченными еще с советских времен.

PerpetualMotion_Finsrud 675х344.jpg

Норвежский художник Рейдар Финсруд создал свой вариант вечного двигателя на магнитах

К созданию подобных электрогенераторов приложили силы знаменитые физики-ученые: Никола Тесла, Минато, Василий Шкондин, Говард Джонсон и Николай Лазарев. Следует сразу оговориться, что создаваемые с помощью магнитов двигатели называются «вечными» условно — магнит теряет свои свойства через пару сотен лет, а вместе с ним прекратит работу и генератор.

Danfoss

. . , , Danfoss . :

  • . , , .
  • . , .
  • .
  • , .
  • . , , .
  • . , .
  • .

Danfoss , .

Самые известные аналоги вечного двигателя магнитах

Многочисленные энтузиасты стараются создать вечный двигатель на магнитах своими руками по схеме, в которой вращательное движение обеспечивается взаимодействием магнитных полей. Как известно, одноименные полюса отталкиваются друг от друга. Именно этот эффект и лежит в основе практически всех подобных разработок. Грамотное использование энергии отталкивания одинаковых полюсов магнита и притяжения разноименных полюсов в замкнутом контуре позволяет обеспечить длительное безостановочное вращение установки без приложения внешней силы.

Конструктивные особенности

Из каких элементов состоит магнитный двигатель:

  1. Статор, выполненный как один постоянный магнит на пружинной основе.
  2. Ротор. Диск, обязательно выполненный из материала, который не подвержен намагничиванию. По поверхности диски расположены небольшие постоянные магниты определённых размеров. Все магниты на диске необходимо разместить в определённой форме и последовательности.
  3. Балласт. В магнитном двигателе это отдельный элемент, он обеспечивает разгон ротора и его постоянное вращение при работе.
Рисунок 2: Магнитный двигатель (компьютерная модель)

Рисунок 2: Магнитный двигатель (компьютерная модель)

Это пример самой простой конструкции магнитного двигателя. Мастера вроде Николы Тесла или Василия Шкондина создавали куда более изощрённые модели, а многие из конструкторов в данной сфере электротехники даже получили патенты на свои изделия.

Антигравитационный магнитный двигатель Лоренца

сила лоренса.jpg

Двигатель Лоренца можно сделать самостоятельно с использованием простых материалов

Если вы хотите собрать вечный двигатель на магнитах своими руками, то обратите внимание на разработки Лоренца. Антигравитационный магнитный двигатель его авторства считается наиболее простым в реализации. В основе этого устройства лежит использование двух дисков с разными зарядами. Их наполовину помещают в полусферический магнитный экран из сверхпроводника, который полностью выталкивает из себя магнитные поля. Такое устройство необходимо для изоляции половин дисков от внешнего магнитного поля. Запуск этого двигателя выполняется путем принудительного вращения дисков навстречу друг другу. По сути, диски в получившейся система являются парой полувитков с током, на открытые части которых будут воздействовать силы Лоренца.

Миф или всё же реальность?

Магнитный двигатель – это реальность. Конструкторы Игорь Свитницкий и Говард Джонсон это доказали, создав моторы, которые работали за счёт постоянного магнитного потока. Но решить основную проблему – увеличить КПД до положенных 100%, они, к сожалению, не смогли.

Рисунок 3: Ещё один пример магнитного двигателя

Рисунок 3: Ещё один пример магнитного двигателя

Поэтому магнитные двигатели существуют, а теория их массового производства вполне реальна. А вот трактовка магнитного мотора как вечного двигателя с совершенным КПД – это вымысел, незаслуживающий внимания. Вечных двигателей не существует, это доказано, но всё же не мешает появляться на свет «конструкторам», желающим данный факт оспорить.

Двигатель Лазарева

Устройство двигателя Лазарева

Устройство двигателя Лазарева

Отечественный разработчик Николай Лазарев создал работающий и довольно простой вариант агрегата, использующего магнитную тягу. Его двигатель или роторный кольцар, состоит из емкости, разделенной пористой перегородкой потока на верхнюю и нижнюю части. Они сообщаются между собой за счет трубки, по которой из нижней камеры в верхнюю идет поток воды/жидкости. В свою очередь поры обеспечивают гравитационное перетекание вниз. Если под потоком жидкости поместить колесико, на лопастях которого будут закреплены магниты, то получиться добиться цели потока – вращения и создания постоянного магнитного поля. Схема роторного двигателя Николая Лазарева используется для расчета и сборки простейших самовращающихся устройств.

Управление синхронным двигателем с постоянными магнитами

Для работы синхронного двигателя с постоянными магнитами обязательно требуется система управления, например, частотный преобразователь или сервопривод. При этом существует большое количество способов управления реализуемых системами контроля. Выбор оптимального способа управления, главным образом, зависит от задачи, которая ставится перед электроприводом. Основные методы управления синхронным электродвигателем с постоянными магнитами приведены в таблице ниже.

Управление Преимущества Недостатки
Синусоидальное Скалярное Простая схема управления Управление не оптимально, не подходит для задач, где нагрузка меняется, возможна потеря управляемости
Векторное Полеориентированное управление С датчиком положения Плавная и точная установка положения ротора и скорости вращения двигателя, большой диапазон регулирования Требуется датчик положения ротора и мощный микроконтроллер системы управления
Без датчика положения Не требуется датчик положения ротора. Плавная и точная установка положения ротора и скорости вращения двигателя, большой диапазон регулирования, но меньше, чем с датчиком положения Бездатчиковое полеориентированное управление во всем диапазоне скоростей возможно только для СДПМ с ротором с явно выраженными полюсами, требуется мощная система управления
Прямое управление моментом Простая схема управления, хорошие динамические характеристики, большой диапазон регулирования, не требуется датчик положения ротора Высокие пульсации момента и тока
Трапециидальное Без обратной связи Простая схема управления Управление не оптимально, не подходит для задач, где нагрузка меняется, возможна потеря управляемости
С обратной связью С датчиком положения (датчиками Холла) Простая схема управления Требуются датчики Холла. Имеются пульсации момента. Предназначен для управления СДПМ с трапециидальной обратной ЭДС, при управлении СДПМ с синусоидальной обратной ЭДС средний момент ниже на 5%.
Без датчика Требуется более мощная система управления Не подходит для работы на низких оборотах. Имеются пульсации момента. Предназначен для управления СДПМ с трапециидальной обратной ЭДС, при управлении СДПМ с синусоидальной обратной ЭДС средний момент ниже на 5%.

Популярные способы управления синхронным двигателем с постоянными магнитами

Для решения несложных задач обычно используется трапециидальное управление по датчикам Холла (например – компьютерные вентиляторы). Для решения задач, которые требуют максимальных характеристик от электропривода, обычно выбирается полеориентированное управление.

Трапециидальное управление

Одним из простейших методов управления синхронным двигателем с постоянными магнитами является – трапецеидальное управление. Трапециидальное управление применяется для управления СДПМ с трапециидальной обратной ЭДС. При этом этот метод позволяет также управлять СДПМ с синусоидальной обратной ЭДС, но тогда средний момент электропривода будет ниже на 5%, а пульсации момента составят 14% от максимального значения. Существует трапециидальное управление без обратной связи и с обратной связью по положению ротора.

Управление без обратной связи не оптимально и может привести к выходу СДПМ из синхронизма, т.е. к потери управляемости.

  • Управление

с обратной связью можно разделить на: трапециидальное управление по датчику положения (обычно – по датчикам Холла); трапециидальное управление без датчика (бездатчиковое трапециидальное управление).

В качестве датчика положения ротора при трапециидальном управлении трехфазного СДПМ обычно используются три датчика Холла встроенные в электродвигатель, которые позволяют определить угол с точностью ±30 градусов. При таком управление вектор тока статора принимает только шесть положений на один электрический период, в результате чего на выходе имеются пульсации момента.

Трапециидальное управление по датчикам Холла

Трапециидальное управление по датчикам Холла

Полеориентированное управление

Полеориентированное управление позволяет плавно, точно и независимо управлять скоростью и моментом бесщеточного электродвигателя. Для работы алгоритма полеориентированного управления требуется знать положение ротора бесщеточного электродвигателя.

  • Существует два способа определения положения ротора:
  • по датчику положения;
  • без датчика – посредством вычисления угла системой управления в реальном времени на основе имеющейся информации.

Полеориентированное управление СДПМ по датчику положения

  • В качестве датчика угла используются следующие типы датчиков:
  • индуктивные: синусно-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ), редуктосин, индуктосин и др.;
  • оптические;
  • магнитные: магниторезистивные датчики.
Полеориентированное управление синхронным двигателем с постоянными магнитами по датчику положения ротора

Полеориентированное управление синхронным двигателем с постоянными магнитами по датчику положения ротора

Полеориентированное управление СДПМ без датчика положения

Благодаря бурному развитию микропроцессоров с 1970-х годов начали разрабатываться бездатчиковые векторные методы управления бесщеточными электродвигателями переменного тока. Первые бездатчиковые методы определения угла были основаны на свойстве электродвигателя генерировать обратную ЭДС во время вращения. Обратная ЭДС двигателя содержит в себе информацию о положении ротора, поэтому вычислив величину обратной ЭДС в стационарной системе координат можно рассчитать положение ротора. Но, когда ротор не подвижен, обратная ЭДС отсутствует, а на низких оборотах обратная ЭДС имеет маленькую амплитуду, которую сложно отличить от шума, поэтому данный метод не подходит для определения положения ротора двигателя на низких оборотах.

  • Существует два распространенных варианта запуска СДПМ:
  • запуск скалярным методом – запуск по заранее определенной характеристики зависимости напряжения от частоты. Но скалярное управление сильно ограничивает возможности системы управления и параметры электропривода в целом;
  • метод наложения высокочастотного сигнала – работает только с СДПМ у которого ротор имеет явно выраженные полюса.
Полеориентированное управление синхронным двигателем с постоянными магнитами без датчика положения ротора со скалярным запуском

Полеориентированное управление синхронным двигателем с постоянными магнитами без датчика положения ротора со скалярным запуском

На текущий момент бездатчиковое полеориентированное управление СДПМ во всем диапазоне скоростей возможно только для двигателей с ротором с явно выраженными полюсами.

Как собрать двигатель самостоятельно

Не менее популярными являются и самодельные варианты таких устройств. Они достаточно часто встречаются на просторах интернета не только в качестве рабочих схем, но и конкретно выполненных и работающих агрегатов.

Что такое магнитный двигатель и как его сделать своими руками?

Один из самых простых в создании в домашних условиях устройств, создается с использованием 3 соединенных между собой валов, которые скреплены таким методом, чтобы центральный, был повернут на те, что находятся по сторонам.

В центр того вала, что посередине, прикрепляется диск из люцита, диаметром в 4 дюйма, а толщиной в 0,5 дюймов. Те валы, которые располагаются по сторонам, также имеют диски на 2 дюйма, на которых располагаются магниты по 4 штуки на каждом, а на центральном вдвое больше – 8 штук.

Ось обязательно должна находиться по отношению валов в параллельной плоскости. Концы возле колес проходят с проблеском в 1 минуту. В случае если начать перемещать колеса, тогда концы магнитной оси начнут синхронизироваться. Чтобы придать ускорения, необходимо поставить в основание устройства брусок из алюминия. Один его конец должен немного касаться магнитных деталей. Как только усовершенствовать конструкцию таким образом, агрегат будет вращаться быстрее, на пол оборота в 1 секунду.

Приводы были установлены так, чтобы валы вращались аналогично друг другу. В случае если на систему попробовать воздействовать пальцем или каким-то другим предметом, тогда она остановится.

Руководствуясь такой схемой, можно своими силами создать магнитный агрегат.

Какие достоинства и недостатки имеют реально работающие магнитные двигатели

Что такое магнитный двигатель и как его сделать своими руками?

Среди преимуществ таких агрегатов, можно отметить следующие:

  1. Полная автономность с максимальной экономией топлива.
  2. Мощное устройство с использованием магнитов, может обеспечивать помещение энергией в 10 кВт и более.
  3. Такой двигатель работает до полного эксплуатационного износа.

Пока что, не лишены такие двигатели и недостатков:

  1. Магнитное поле может отрицательным образом влиять на человеческое здоровье и самочувствие.
  2. Большое количество моделей не может эффективно работать в бытовых условиях.
  3. Есть небольшие сложности в подключении даже готового агрегата.
  4. Стоимость таких двигателей достаточно велика.

Такие агрегаты уже давно не являются вымыслом и в скором времени вполне смогут заменить привычные силовые агрегаты. На данный момент, они не могут составить конкуренцию привычным двигателям, но потенциал к развитию имеется.

Вечный двигатель Перендева

Альтернативный движок высокого качества, производящий энергию исключительно за счет магнитов. База — статичный и динамичный круги, на которых в задуманном порядке располагается несколько магнитов. Между ними возникает самооталкивающая сила, из-за которой и возникает вращение подвижного круга. Такой вечный двигатель считают очень выгодным в эксплуатации.

вечный двигатель 1 675х344.jpg
Вечный магнитный двигатель Перендева

Существует и множество других ЭМД, схожих по принципу действия и конструкции. Все они еще несовершенны, поскольку не способны долгое время функционировать без каких-либо внешних импульсов. Поэтому работа над созданием вечных генераторов не прекращается.


Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...