CZ2022270A3 - Magneticko-gravitační motor - Google Patents

Abstract

Magneticko-gravitační motor obsahující rotor, hřídel, stator a pohyblivé rameno sestává nejméně ze dvou ramen (1), buď uložených na jednom rotoru (2), nebo je každé rameno (1) na samostatném rotoru (2), přičemž při použití více ramen (1), a pro zabránění, aby se ramena (1) při pohybu vzájemně neovlivňovala jak mechanicky, tak vzájemným magnetickým působením, jsou ramena (1) rozložena na více rotorů (2), aby cyklus stroje mohl být rozdělen do více kroků k docílení cyklického chodu strojního zařízení, přičemž ramena (1) mají na rotoru (2) zarážku (3), a na konci ramen (1) je uložen nejméně jeden permanentní magnet (4), přičemž stator (5) motoru sestává z kaskádově uložených permanentních magnetů (4), jejich magnetické pole je částečně odkloněno a hřídel je osazena zařízením proti zpětnému chodu.

Description

Magneticko-gravitační motor

Oblast techniky

Vynález se týká magneticko-gravitačního motoru (dále také jen pod zkratkou „MGM“), jako alternativního zdroje využitelné energie.

Dosavadní stav techniky

Stroj na bázi samovolně pohybujících se magnetů je předmětem lidského zájmu již řadu dekád. Magnetický motor by měl být teoreticky strojem s nepřetržitou rotací ve vztahu mezi statorem a rotorem pomocí permanentních magnetů a to bez využití dalšího externího zdroje energie. Nejzajímavějšími současnými návrhy magnetických motorů jsou například Perenděvův, Yildizův nebo motor od Suppiah S. a koncepty magnetických motorů tzv. „V-Gate”.

Již ve starověku byla zkoumána neznámá síla magnetu a zmínky o ni lze dohledat v nejvýznamnější přírodovědné encyklopedii starého Říma „Naturalis historia“ (dokončeno roku 77) od Gaius Plinius Secundus (Plinia Staršího). Název „magnet“ pochází ze starověku, kdy magnetit označovali „lapis Magnes”. Název má tak přímo antický původ. Zkoumáním vlastností černé železné rudy, které říkáme magnetit a jehož pozoruhodnou schopnost přitahovat železo, se zabýval též sám Aristoteles, který tento nerost získal z pobřeží Thales z Milétu v Lýdii z okolí města Magnesia, a proto ten nerost nazval slovem Magnes.

Patrně první přišel s návrhem magnetického motoru Petrus Peregrinus (známý také jako Pierre Pelerín de Maricourt). Byl to francouzský učenec, který prováděl experimenty s magnetismem a kolem roku 1269 napsal první dochovaný dokument popisující vlastnosti minerálu magnetovec (magnetit) a jeho neobyčejného chování. Tvrdil, že zdrojem neustálého pohybu je právě magnetická síla. Peregrinus navrhnul konstrukci kontinuálně se pohybujícího ozubeného kola poháněného oválným magnetem.

Pravděpodobně nejznámějším konceptem je Perenděvův motor od Mike Bradyho s názvem „Permanent magnet machine“ (WO 2006045333 A1). Tento motor nemá pravidelné uspořádání magnetů ve statorové, ani v rotorové části. Mezi skupinkou magnetů je vždy dostatečný prostor k tomu, aby magnetická indukce nebyla ovlivněná okolím i dalšími protilehlými magnety a magnetický indukční tok se mohl „přeorientovat“. Dalším aspektem je seříznutí magnetu, úhel jeho natočení a zvolení vhodného stínícího materiálu. Prototypů bylo sestrojeno mnoho, ale žádný nefungoval dle představ konstruktérů.

Návrh patentovaného magnetického motoru, který sestavil Muammer Yildiz (WO 2009/019001 A2) má být zařízením pro vytváření střídavého magnetického pole, interagujícím s magnetickým polem, které se nepohybuje. Vznikly tak tři válce - 1. vnitřní stator magnetu, 2. rotor a 3. vnější stator. Magnetická orientace způsobuje, že se mají navzájem odpuzovat v každé úhlové poloze rotoru, a tím se roztočit.

Motor založený na permanentních magnetech představil i další vynáleze Suppiah Sivashanumugam (WO 2016039613 A1). Motor s permanentním magnetem generuje mechanický výstupní výkon bez potřeby elektrického napájení nebo jakýchkoli jiných forem vstupní energie. Permanentní magnety jsou umístěné uvnitř vyvrtaných otvorů kolem vnější obvodové plochy rotoru a vnitřní obvodové plochy statoru pod šikmým úhlem vzhledem ke středové ose rotoru. První pár permanentních magnetů ve statoru a rotoru se navzájem odpuzuje s podobnou polaritou magnetů umístěných v rotujícím rotoru a stacionárním statoru. Pravděpodobně nebyl sestrojen funkční prototyp.

- 1 CZ 2022 - 270 A3

Koncepty magnetických motorů s názvem „V-GATE”, jak název napovídá, mají permanentní magnety umístěny do konfigurace ve tvaru „V”, a to buď v lineárním, nebo kruhovém osazení na bubnovém rotoru. Umístění permanentních magnetů do lineární kaskády ve tvaru „V”, umožní návaznou interakci magnetického pole. Osazení bubnového rotoru permanentními magnety do tvaru „V” a statorové rampy s magnety, iniciuje pohyb válce. Ze zmenšujících se vzdáleností magnetů klesající s tvarem V, vzniká požadovaná hybnost interagujících magnetických polí. Opětovným dosažením počátečního bodu rotace, dochází k další interakci magnetických polí, která hybnost zastaví. K překonání této proti působící síle je možné například krátce nadzvednout pomocí vačky rampu statoru s magnety nad válcem, a tím získat potřebnou kontinuální hybnost. Bohužel energie potřebná k pohybu vačky a nadzvednutím rampy statoru v každém cyklu rotace je však příliš vysoká vzhledem k energii generované interakcí magnetických polí. Efektivita motoru je tak zanedbatelná a neumožňující reálné využití konceptu.

V historii lidského bádání se objevily různé návrhy gravitačních rotorů. Pravděpodobně první zmínka o návrhu samohybného stroje byla nalezena v Indii v roce 1150 v básni indického učence a matematika Bháskary. Popisoval kolo s válcovitými nádobami do půlky naplněné rtutí, které se převažovaly, a tím se stroj točil.

V Evropě se dokumentuje první návrh samohybného stroje z roku 1230 od francouzského architekta Villard de Honnecourt, který použil sedm závaží, která byla nerovnoměrně uložena na kolo, a domníval se, že díky gravitaci se kolo bude točit.

Dokument o samohybném stroji sepsal i Jan Amos Komenský při návštěvě Anglie roku 1642, bohužel tento spis se nedochoval. Další dvě nedochovaná díla jsou dokumenty z amsterdamského období nadepsané MP “Motus perpetuus”, nepřetržitý pohyb a dějiny MP („Historia MP”). Zachovala se pouze zpráva o umění samovolného pohybu („De arte spontanei motus relatio“), který Komenský napsal v Lešně r. 1639.

Leonardo da Vinci vyobrazil ve svém díle „Codex Atlanticus” asi nejznámější samohybný stroj v podobě kola se spirálovitými dutinami, ve kterých se pohybovali železné válce. Válce měli mít na jedné straně převahu oproti válcům blíže středu, a tím měl být získán neustálý pohyb.

Další návrh rotoru byl konstruován jako kolo s pohyblivými rameny po obvodu, které mohou být na koncích osazeny přídavnými závažími. Ta polovina kola, která má ramena více nakloněna do prostoru, vytváří dojem, že by se tu měl vyskytovat výrazný pákový účinek, který překoná druhou polovinou kola se sklopenými rameny.

V roce 1775 francouzská Academie des Sciences učinila rozhodnutí, že nebude přijímat žádné návrhy patentů na samohybné stroje. Výrok vědecké komise dokonce začal větou „ Sestrojení věčného pohybu je absolutně nemožné” („La construction d'un mouvement perpétuel est absolument impossible“). Tato úprava v patentových zákonech zůstala do dnešních dob.

V roce 2000 přišel pan John J. Hurford a představil funkční prototyp gravitačního motoru, který si patentoval (US 6,237,342 B1). Další gravitační stroj si patentoval o dva roky později (US 2004/0113430 A1), udělen byl v roce 2004. U prvního je princip postaven na dvou ramenech a vodící parabole, která vychyluje ramena tak, aby docházelo k jejich neustálému převažování. Ve druhém jde o vychylování, a tím převažování válcových závaží tak, jak bylo popsáno podobně u Leonarda Da Vinci.

Ani jedno z popsaných řešení však nekombinuje zařízení využívající interakci magnetických polí a energií gravitační, jejichž synergickým působením vzniká nová nezávislá, využitelná energie.

- 2 CZ 2022 - 270 A3

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky odstraňuje magneticko-gravitační motor jako alternativní zdroj energie podle tohoto vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že sestává nejméně ze dvou ramen buď uložených na jednom rotoru, nebo jedním ramenem na samostatném rotoru. Při použití více ramen a pro zabránění, aby se ramena při pohybu vzájemně neovlivňovala jak mechanicky, tak vzájemným magnetickým působením, jsou ramena rozložena na více rotorů, aby cyklus stroje mohl být rozdělen do více kroků, k docílení cyklického chodu strojního zařízení, přičemž ramena jsou uložena na otočných čepech a mají na rotoru vymezení pohybu zarážkou, a pro vznik dvou rozdílných délek je na konci ramen uložen nejméně jeden magnet, přičemž stator motoru sestává z kaskádově uložených permanentních magnetů a jejich uložení je výsekem trajektorie ramen ve II. kvadrantu a magnetické pole statoru na počátku je alespoň částečně odkloněné. Každé rameno rotoru se s výhodou sestává z více částí. Ramena jsou opatřena klouby nebo jsou posuvná, teleskopická nebo kombinací uvedeného. Stator, který je výsekem kružnice se středem na hřídeli ve II. kvadrantu, anebo výsekem ideální trajektorie pohybu ramen, je rozdělen na více částí. Uložení jednoho nebo více magnetů na statoru může být i jednostranné. Permanentní magnety jsou uloženy i ve více vrstvách na rameni. Magnet nebo soustavy magnetů na konci ramene rotoru mohou mít speciální tvar, například trojúhelníkovitý, kaskádovitý, oválný nebo kapkovitý. Permanentní magnety mohou být použity v kombinaci s elektromagnety. Součástí statoru jsou feromagnetické plochy pro odklonění magnetického pole permanentních magnetů statoru. Součástí statoru je feromagnetický materiál, MuMetal, permanentní magnet s řízeně odmagnetovaným magnetickým polem, nebo jiný vhodný materiál pro odklonění magnetického pole permanentních magnetů statoru. Součástí statoru je (může být) cívka. Motor může být dále opatřen nakloněnou rovinou ve III. kvadrantu, vodící kolejnicí nebo vodící rampou v I. kvadrantu, vodící kolejnicí nebo vodící rampou ve III. kvadrantu, převodovou soustavou, setrvačníkem, který je připojen skrze spojku k hřídeli, a v případě více hřídelí je setrvačník připojen ke každé hřídeli. Na hřídeli je uloženo dynamo nebo je připojeno ke strojní součásti. Součástí motoru je dále měnič, transformátor, bateriové úložiště elektrické energie, elektromotor a gyroskopický stabilizátor. Součástí motoru je SW řídící jednotka.

Navržené řešení se věnuje návrhu a sestrojení prototypu strojního zařízení magnetickogravitačního motoru. Využitím experimentálních postupů v oblastech fyzikálního jevu magnetismu permanentních magnetů, potenciální gravitační energie, kinetické energie a principu mechanismu jednoduchého stroje byl navržen prototyp, který může pracovat bez vnějších zdrojů. Strojní zařízení je cyklicky pracující rotační motor, který převádí magnetickou energii na gravitační polohovou a zpět, s přebytkem pohybové rotační energie. Podstatou fungujícího strojního zařízení je využití kombinace gravitační síly a interakce magnetických polí pro dosažení cyklického chodu. Empirickým výzkumem byl projektován prototyp, jehož podstata je v inovativním spojení gravitace a magnetismu jako princip transformace energií na mechanickou nebo elektrickou, pomocí elektromagnetické indukce. Z výše popsaných poznatků lze usuzovat, že je tedy možné popsat dynamické zákonitosti mezi těmito základními interakcemi. Předběžně byla tato synergie nazvána „dynamika základních interakcí”.

Působením silného vnějšího magnetického pole na feromagnetikum se docílí jeho magnetování, a to znamená, že nejdříve se musí vynaložit dostatek energie pro získání permanentního magnetu. Permanentní magnet pak generuje vlastní magnetické pole v prostoru kolem sebe bez jakýchkoliv vnějších vlivů.

Mezi nejznámější permanentní magnety patří feritové (keramické magnety, FeB). Vyrábí se z keramických oxidů (tzv. feritů), konkrétně se jedná oxidy železa a baria nebo stroncia. V dnešní době je nejsilnější magnet neodymový (NdFeB), který je ze směsi neodymu, železa a boru a má velmi dobrou magnetickou remenanci. Dalším typem jsou samariové magnety (SmCo) a jejich chemický základ tvoří prvky samaria a kobaltu. Dalším příkladem je permanentní magnet složený ze směsi hliníku, niklu, kobaltu, železa, mědi a titanu s názvem AlNiCo.

- 3 CZ 2022 - 270 A3

Permanentní magnety si zachovávají svoji sílu téměř po celou dobu své životnosti. Existuje několik příčin, které mohou způsobit trvalé snížení magnetické síly.

Citlivost na teplo se liší v závislosti na kvalitě magnetů a dosažením Curieovy teploty ztrácí látka své feromagnetické vlastnosti. Ferit je jediný materiál, který ztrácí své magnetické vlastnosti při nízkých teplotách (pod 40 °C). Nárazem se může změnit struktura a směr magnetických „spinů“. Magnetování je citlivé i na mechanické poškození nebo například při korozi se může povrch magnetu poškodit, proto povrch je nutné chránit. Magnetické pole permanentního magnetu je také citlivé na kontakt s externím silným magnetickým polem. Například pokud se feritový magnet (FeB) ocitne v oblasti působení magnetického pole silného neodymového magnetu (NdFeB), tak se feritový magnet odmagnetuje nebo zásadně poškodí a dojde k vychýlení magnetických momentů tzv. domén.

Na základě výše uvedeného byl sestrojen cyklicky pracující stroj, který ověřil platnost popsaných fyzikálních principů.

Interakcí magnetických polí prostřednictvím použití jednoduchých strojů se zefektivní a docílí zvýšení polohové energie ramen na rotorech, která se postupně přeměňuje na kinetickou energii, po překonání počáteční síly magnetického pole. Ztráty způsobené třením nebo odporem prostředí jsou v této soustavě základních interakcí zanedbatelné. Strojní zařízení využívá magnetického pole permanentních magnetů a gravitace, v cyklicky pracujícím rotačním stroji, který provádí synergii magnetické energie a gravitační energie.

Magneticko-gravitační motor k nepřetržitému pohybu využívá konstantní fyzikální veličiny, které předpokládá Noetherova věta, a tím se potvrzuje paradigma touto větou stanovená - zákon zachování energie lze odvodit z odpovídající kontinuální symetrie působení fyzického systému za předpokladu, že zákony fyziky zůstanou v průběhu času neměnné. Permanentní magnety ztrácí na své účinnosti za 10 let přibližně 5 %.

Objasnění výkresů

Vynález bude blíže osvětlen pomocí výkresů, kde obr. 1 představuje boční pohled na tři rotory v zákrytu, každý rotor je se třemi rameny. Obr. 2 je grafickým znázorněním jednoho cyklu-otočky předkládaného vynálezu. Obr. 3 je znázorněný vynález ve variantě třech rotorů každý se třemi rameny, stator není na tomto výkresu vyobrazen, Obr. 4 je čelní pohled na vynález ve variantě tří rotorů, obr. 5 znázorňuje možné způsoby provedení zarážky rotoru. Obr. 6 je kompletním znázorněním všech částí vynálezu ve variantě tří rotorů každý se třemi rameny včetně vyobrazení statorové části zařízení. Obr. 7 znázorňuje průchod magnetu na konci ramene statorem tvořeného magnety s deskou pro odklonění. Obr. 8 znázorňuje fungování desky pro odklonění ve vztahu k magnetickému poli magnetů statoru. Obr. 9 znázorňuje detail rotoru se třemi rameny a kaskádovitě poskládanými statorovými magnety. Obr. 10 vyobrazuje jedno z výhodných uspořádání magnetů na rameni. Obr. 11 znázorňuje stator pouze s jednou řadou permanentních magnetů.

Příklady uskutečnění vynálezu

Jako výhodné řešení při využití synergie gravitace a magnetismu se ukázalo strojní zařízení využívající devět ramen 1 na hřídeli 6 rotoru 2, aby se ramena 1 při pohybu vzájemně neovlivňovala jak mechanicky, tak vzájemným magnetickým působením. Tři rotory 2 na jedné hřídeli 6 jsou proto, aby cyklus stroje mohl být rozdělen do více kroků k docílení cyklického chodu strojního zařízení. Ramena 1 mají vymezení pohybu 3 zarážkami, pro vznik dvou rozdílných délek a na konci jsou umístěny permanentní magnety 4. Stator 5 se skládá z kaskádově uložených permanentních magnetů 4 a je výsekem trajektorie ramen ve II. kvadrantu.

- 4 CZ 2022 - 270 A3

Experimenty byly potvrzeny hypotézy:

1. každé jednotlivé rameno 1 rotoru 2 dokáže díky interakci s magnetickým polem statoru 5 pootočit hřídelí 6 stroje o dostatečný úhel, aby se cyklicky navázalo na rameno 1 dalšího rotoru 2,

2. každé rameno 1 rotoru 2 musí mít dostatečnou (ideální) hmotnost a délku, aby díky gravitačnímu zrychlení překonalo počáteční sílu magnetického pole na vstupu,

3. počáteční magnetické pole statoru 5 na vstupu je nutné částečně odklonit.

Cyklus strojního zařízení

Magnetické pole permanentních magnetů 4 umístěných na konci ramene 1 ve II. kvadrantu interaguje s magnetickým polem statoru 5 a vyvine dostatečnou pohybovou energii na celé soustrojí motoru, díky kterému se zvyšuje gravitační polohová energie ramen 1 ve III. a IV. kvadrantu, aby dalším krokem v I. kvadrantu rameno 1 využilo kinetickou energii pro překonání počáteční síly magnetického pole statoru 5 ve II. kvadrantu a plynule přešlo do interagujících magnetických polí statoru 5. Tím se dokončí jedna část cyklu pohybu strojního zařízení - viz zjednodušený vztah:

II. kvadrant - F2 | III. a IV. kvadrant - F1 | I. kvadrant - F3 | II. kvadrant - F4 “F2 (Em2 x L2) > F1 (Ep x L1) = F3 (Ek + L2) > F4 (Em1)”

Obrázek 2 a 7:

“F” síla, “Em1” energie počátečního momentu magnetického pole, “Em2” energie interakce magnetických polí, “L” délka ramene, gravitační potenciální energie ‘ ‘ Ep ”, kinetická energie Ek.

Příklad 1

Minimálním řešením jsou dvě ramena 1 na rotoru 2 nebo dva rotory 2 s jedním ramenem 1.. Teoreticky lze osadit jedním ramenem 1 tři a více rotorů 2 (dle výsledné síly magnetické interakce) s tím, že každý bude mít svůj vlastní stator 5. Vychází to ze základního fyzikálního předpokladu, že páka bude efektivnější, když se rameno 1 složí více k hřídeli 6.

Počet ramen 1 použitých na strojním zařízení závisí na délce vytvořené magnetické interakce a její výsledné síle mezi magnetickým polem ramene 1 a statorovým magnetickým polem. Dalším parametrem je délka ramene 1 a jeho hmotnost, tzn. hmotnost použitých permanentních magnetů 4. Ta se odvíjí od prvotní síly magnetického pole po odklonění a jeho překonání. Dalším parametrem je velikost rotoru 2 nebo místa umístění ramene 1 s prostorem pro vymezení pohybu, zarážkou 3, ramene 1 - válec, speciální jeden rotor 2 apod. k hřídeli tzn. délka výsledné páky.

Příklad 2

Výhodné řešení strojního zařízení je při použití tří ramen 1 na třech rotorech 2. Každé rameno 1 tak získá dostatečný úhel pro složení ramene 1 a následně dostatečný prostor pro získání optimálního gravitačního a tíhového zrychlení. Tři rotory 2 jsou uloženy na společné hřídeli 6. Hřídel 6 je uložena do ložisek, která jsou uchycena ve stojinách. Ramena 1 jsou uložena v ložiscích na rotoru 2 a mají vymezení pohybu pro vznik dvou rozdílných délek ramene 1. První vymezení umožňuje ramenu 1 složit se ke středu hřídele 6 ve III. a VI. kvadrantu, tak aby v I. kvadrantu mohlo rameno 1 volným pádem přepadnout a díky druhému vymezení, kolmo ke hřídeli 6, vznikne efektivní páka ve II. kvadrantu rotoru 2.

- 5 CZ 2022 - 270 A3

Proti každému rotoru 2 je ve II. kvadrantu umístěn stator 5 s permanentní magnety 4. Každý stator 5 se nachází ve výseku trajektorie ramena 1 ve II. kvadrantu a skládat se může ze dvou částí, kdy každá část statoru 5 má ve výseku řadu kaskádově uložených permanentních magnetů 4 v rozšiřujícím se uspořádání s póly směřujícími do středu osy trajektorie a v rozšiřujícím se úhlu. Ramena 1 rotoru 2 musí být při svém průchodu statorem 5 orientovány k opačně působícímu magnetickému poli na svých obou stranách.

Výhodné řešení pro odklonění počátečního magnetického pole je umístnění feromagnetického materiálu k prvním v řadě umístěných permanentních magnetů 4 statoru 5. Umístěním feromagnetického materiálu, jakými jsou například ocelové plochy, permanentní magnet s upraveným magnetickým polem (např. řízeně odmagnetovaný), MuMetal a nebo jiný specializovaný materiál k magnetu, je pak magnetické pole odkloněno. Dále je třeba dbát na vzdálenosti mezi magnety 4 a feromagnetickými materiály. Magnetické pole permanentního magnetu může být formováno již z výroby, aby jej nebylo třeba dále významně odkloňovat.

Toto řešení vykazuje dostatečný přebytek pohybové energie.

Stator 5 se může skládat i z více částí, a to například umístěných magnetů ve spodní části trajektorie ramene 1 pro zlepšení výsledné interakce ramene 1 se statorem 5 nebo na dalších pozicích podél trajektorie.

Výhodným konstrukčním řešením statoru 5 strojního zařízení je jeho polohovatelnost a nastavitelnost vůči hřídeli 6.

Pokud rameno 1 bude mít například kloub a vychýlí se část ramene například do strany, aby se přesunulo těžiště ve III a IV kvadrantu blíže k hřídeli. V prvním kvadrantu bude umístěna rampa (kolejnice apod.), která díky kinetické energii dostane rameno 1, i pomocí magnetického pole statoru 5 do ideální trajektorie do magnetického pole statoru 5.

Příklad 3

Ramena 1 jsou navržena jako více-úhlová, kloubová, která se budou skládat k hřídeli 6 tak, aby se zvýšila výsledná efektivita páky přiblížením těžiště ke středu hřídele 6. Ramena 1 ve výsledku nemusí být sklopná, ale teoreticky se mohou navrhnout jako posuvná nebo teleskopická. Cílem je vždy zefektivnit výslednou páku.

Příklad 4

Jedním z výhodných řešení je použití nakloněné roviny. Díky nakloněné rovině ve III. kvadrantu se získá při zvedání ramene 1 na rotoru 2 výhodnější pozice vůči hřídeli 6 a tím se zefektivní výkon celého strojního zařízení.

Příklad 5

Při jednom z možných řešení je stator 5 kombinován s cívkou a při průchodu ramene 1 statorovým polem vzniká elektrická energie na principu elektromagnetické indukce.

Příklad 6

K dalšímu možnému zlepšení finálního výkonu MGM se dá použít setrvačník. Jedním z možných výhodných řešení je připojení setrvačníku přes strojní součástku například pohyblivou spojku, jako je třecí lamelová spojka apod., která umožňuje cyklické rozpojování chodu, tj. rozpojení vždy u získání gravitačního a tíhového zrychlení.

Na místo ložisek pro uložení hřídele 6 lze použít magnetickou levitaci (MagLev).

- 6 CZ 2022 - 270 A3

Příklad 7

Další možností je vytvoření statoru 5 z kombinací permanentních magnetů 4 a elektromagnetů. Elektromagnet tak může nahradit první sadu magnetů 4 a jejich odklonění na vstupu do statorového pole. Elektromagnet se sepne vždy po průchodu ramene 1 do statorového pole. Další výhodné řešení je kombinace elektromagnetů po celém statoru 5. Tím se vylepší celková síla pole, a tím i výkon MGM nebo se může docílit kombinovaný chod.

Pro chod magnetického motoru je ideální stabilní poloha, a aby se zajistila stabilita, tak je výhodné řešení s použitím gyroskopu.

Příklad 8

MGM slouží jako pohon dynama, které přemění mechanickou energii na stejnosměrný elektrický proud, kterým následně skrze střídač (měnič) až po transformátor se vytvoří standardní elektrárna, kde přebytek energie se ukládá do bateriového úložiště. MGM skrze bateriové úložiště tak slouží pro pohon elektromotoru.

Příklad 9

MGM lze použít jako přímý pohon lodního šroubu nebo vrtule či letecké vrtule.

Příklad 10

Variantou minimálního řešení konstrukce je zařízení se dvěma rameny 1 na jednom rotoru 2. V takovém případě musí být magnetická interakce dostatečně dlouhá, aby zabezpečila působením gravitace přepad druhého ramene 1 z výchozí polohy do odkloněného magnetického pole statoru 5.

Výhodné řešení strojního zařízení je při použití dvou ramen 1 na jednom rotoru 2. Každé rameno 1 tak získá dostatečný úhel pro složení ramene 1 a následně dostatečný prostor pro získání optimálního gravitačního a tíhového zrychlení. Hřídel 6 je uložena do ložisek, která jsou uchycena ve stojinách. Ramena 1 jsou uložena v ložiscích na rotoru 2 a mají zarážky 3 rotoru 2 pro vznik dvou rozdílných délek ramene 1. První vymezení umožňuje ramenu 1 složit se ke středu hřídele 6 ve III. a VI. kvadrantu, tak aby v I. kvadrantu mohlo rameno 1 volným pádem přepadnout a díky druhému vymezení, kolmo ke hřídeli 6, vznikne efektivní páka ve II. kvadrantu rotoru 2.

Proti rotoru 2 je ve II. kvadrantu umístěn stator 5 s permanentními magnety 4. Stator 5 se nachází ve výseku trajektorie ramena 1 ve II. kvadrantu a skládat se může ze dvou částí, kdy každá část statoru 5 má ve výseku řadu kaskádově uložených permanentních magnetů 4 v rozšiřujícím se uspořádání s póly směřujícími do středu osy trajektorie a v rozšiřujícím se úhlu. Ramena 1 rotoru 2 musí být při svém průchodu statorem 5 orientována k opačně působícímu magnetickému poli na svých obou stranách.

Výhodné řešení pro odklonění počátečního magnetického poleje umístnění desky 7 pro odklonění, konkrétně feromagnetického materiálu k prvním v řadě umístěných permanentních magnetů 4 statoru 5. Umístěním feromagnetického materiálu jakými jsou například ocelové plochy, permanentní magnet s upraveným magnetickým polem (např. řízené odmagnetovaný), MuMetal a nebo jiného specializovaného materiálu k magnetuje pak magnetické pole odkloněno. Dále je třeba dbát na vzdálenosti mezi magnety 4 a feromagnetickými materiály. Magnetické pole permanentního magnetu 4 může být formováno již z výroby, aby jej nebylo třeba dále významně odkloňovat

-7 CZ 2022 - 270 A3

Stator 5 se může skládat i z více částí a to například umístěných magnetů ve spodní části trajektorie ramene 1 pro zlepšení výsledné interakce ramene 1 se statorem 5 nebo na dalších pozicích podél trajektorie.

Výhodným konstrukčním řešením statoru 5 strojního zařízení je jeho polohovatelnost a nastavitelnost vůči hřídeli 6.

Pokud rameno 1 bude mít například kloub a vychýlí se část ramene 1 například do strany, aby se přesunulo těžiště ve III a IV kvadrantu blíže k hřídeli. V prvním kvadrantu bude umístěna rampa (kolejnice apod.), která díky kinetické energii dostane rameno 1, i pomocí magnetického pole statoru 5 do ideální trajektorie do magnetického pole statoru 5.

Příklad 11

Alternativní variantou minimálního řešení konstrukce je zařízení s jedním ramenem 1 na dvou paralelních rotorech 2 a dvěma statory 5. V takovém případě musí být magnetická interakce dostatečně dlouhá, aby zabezpečila působením gravitace přepad druhého ramene 1 z výchozí polohy do odkloněného magnetického pole statoru 5.

Výhodné řešení strojního zařízení je při použití jednoho ramene 1 na dvou rotorech 2. Každé rameno 1 tak získá dostatečný úhel pro složení ramene 1 a následně dostatečný prostor pro získání optimálního gravitačního a tíhového zrychlení. Hřídel 6 je uložena do ložisek, která jsou uchycena ve stojinách. Ramena 1 jsou uložena v ložiscích na rotoru 2 a mají vymezení pohybu pro vznik dvou rozdílných délek ramene 1. První vymezení umožňuje ramenu 1 složit se ke středu hřídele 6 ve III. a VI. kvadrantu, tak aby v I. kvadrantu mohlo rameno 1 volným pádem přepadnout a díky druhému vymezení, kolmo ke hřídeli 6, vznikne efektivní páka ve II. kvadrantu rotoru 2.

Proti každému rotoru 2 je ve II. kvadrantu umístěn stator 5 s permanentní magnety 4. Každý stator 5 se nachází ve výseku trajektorie ramena 1 ve II. kvadrantu a skládat se může ze dvou částí, kdy každá část statoru 5 má ve výseku řadu kaskádově uložených permanentních magnetů 4 v rozšiřujícím se uspořádání s póly směřujícími do středu osy trajektorie a v rozšiřujícím se úhlu. Ramena 1 rotoru 2 musí být při svém průchodu statorem 5 orientovány k opačně působícímu magnetickému poli na svých obou stranách.

Výhodné řešení pro odklonění počátečního magnetického poleje umístnění desky 7 pro odklonění, konkrétně feromagnetického materiálu k prvním v řadě umístěných permanentních magnetů 4 statoru 5. Umístěním feromagnetického materiálu, jakými jsou například ocelové plochy, permanentní magnet s upraveným magnetickým polem (např. řízeně odmagnetovaný), MuMetal, anebo jiného specializovaného materiálu k magnetu je pak magnetické pole odkloněno. Dále je třeba dbát na vzdálenosti mezi magnety 4 a feromagnetickými materiály.

Magnetické pole permanentního magnetu 4 může být formováno již z výroby, aby jej nebylo třeba dále významně odkloňovat

Stator 5 se může skládat i z více částí, a to například umístěných magnetů 4 ve spodní části trajektorie ramene 1 pro zlepšení výsledné interakce ramene 1 se statorem 5 nebo na dalších pozicích podél trajektorie.

Výhodným konstrukčním řešením statoru 5 strojního zařízení je jeho polohovatelnost a nastavitelnost vůči hřídeli 6.

Pokud rameno 1 bude mít například kloub a vychýlí se část ramene například do strany, aby se přesunulo těžiště ve III a IV kvadrantu blíže k hřídeli. V prvním kvadrantu bude umístěna rampa (kolejnice apod.), která díky kinetické energii dostane rameno 1, i pomocí magnetického pole statoru 5 do ideální trajektorie do magnetického pole statoru 5.

-8CZ 2022 - 270 A3

Příklad 12

Rozšířenou variantou řešení jednoduché konstrukce je zařízení s více rotory 2 s jedním ramenem 1 a vlastním statorem 5 příslušícímu ke každému rotoru 2. V takovém případě může nastat, že více ramen 1 rotoru 2 je v záběru. Výhodou takové koncepce je stabilnější chod strojního zařízení.

Příklad 13

Kompaktního řešení konstrukce může být dosaženo umístěním více ramen 1 na jednom rotoru 2 s třetinou ramen 1 umístěných v ose rotoru 2 a dvěma třetinami ramen 1 umístěných na delších otočných čepech stranou mimo magnetické pole středních ramen 1 hlavní osy otáčení rotoru 2, kdy každá sada bude mít vlastní stator 5. Uspořádání ramen 1 bez vzájemného magnetického ovlivňování musí umožnit dosažení dostatečného gravitačního zrychlení k průchodu odkloněným magnetickým polem na vstupu do statorů 5.

Proti každé sadě ramen 1 je ve II. kvadrantu umístěn stator 5 s permanentní magnety 4. Každý stator 5 se nachází ve výseku trajektorie ramena 1 ve II. kvadrantu a skládat se může ze dvou částí, kdy každá část statoru 5 má ve výseku řadu kaskádově uložených permanentních magnetů 4 v rozšiřujícím se uspořádání s póly směřujícími do středu osy trajektorie a v rozšiřujícím se úhlu. Ramena 1 rotoru 2 musí být při svém průchodu statorem 5 orientovány k opačně působícímu magnetickému poli na svých obou stranách.

Výhodné řešení pro odklonění počátečního magnetického pole je umístnění materiál 7 pro odklonění, konkrétně feromagnetického materiálu k prvním v řadě umístěných permanentních magnetů 4 statoru 5. Umístěním feromagnetického materiálu, jakými jsou například ocelové plochy, permanentní magnet s řízeně odmagnetovaným magnetickým polem, MuMetal a nebo jiného specializovaného materiálu k magnetu je pak magnetické pole odkloněno. Dále je třeba dbát na vzdálenosti mezi magnety 4 a feromagnetickými materiály. Magnetické pole permanentního magnetu může být formováno již z výroby, aby jej nebylo třeba dále významně odkloňovat.

Stator 5 se může skládat i z více částí, a to například umístěných magnetů ve spodní části trajektorie ramene 1 pro zlepšení výsledné interakce ramene 1 se statorem 5 nebo na dalších pozicích podél trajektorie.

Výhodným konstrukčním řešením statoru 5 strojního zařízení je jeho polohovatelnost a nastavitelnost vůči hřídeli 6.

Pokud rameno 1 bude mít například kloub a vychýlí se část ramene například do strany, aby se přesunulo těžiště ve III a IV kvadrantu blíže k hřídeli. V prvním kvadrantu bude umístěna rampa (kolejnice apod.), která díky kinetické energii dostane rameno 1, i pomocí magnetického pole statoru 5 do ideální trajektorie do magnetického pole statoru 5.

Příklad 14

Výše uvedené řešení konstrukce lze k dosažení potřebných parametrů libovolně sériově či paralelně mechanicky zapojit a kombinovat.

SW řízení

Jednou z cest, jak zefektivnit chod strojového zařízení, je použit SW řídící jednotku.

Softwarová řídící jednotka je určená pro řízení MGM a možných dalších připojených zařízení.

S využitím umělé inteligence (AI) a strojového učení (ML) - deep learning (DL), je možné sledování údajů z chodu při různých nastaveních periodicky opakujících se cyklů stroje.

- 9 CZ 2022 - 270 A3

Popis funkce vynálezu

MGM pracuje tak, že otočné rameno 1 se z horní úvratě překlopí do volného pádu a je hnáno gravitační silou ke statoru 5 tvořeného magnety 4, j ej ichž magnetické pole je na začátku odkloněno feromagnetickými (materiálem) deskami 7 pro odklonění, kdy permanentní magnety 4 umístěné na konci ramene 1 propadají do statorového magnetického pole a v něm jsou tlačeny magnetickou interakcí ve směru rotace, kdy rameno 1 umístěné na rotoru 2 dosáhne konce svého vymezení pohybu zarážkou 3 rotoru 2 v kolmé pozici ke hřídeli 6, čímž dojde k pohybu celého rotoru 2 na hřídeli 6 za využití maximálního efektu mechanické páky a zároveň druhého ramene 1 do jeho výchozí pozice horní úvrati nastupujícího rotoru 2 do polohy, kde vektor gravitační síly začne opět překlápět rameno 1 nastupujícího rotoru 2 ze zarážky 3 rotoru 2 vymezující přimknutí těžiště ramene ke středu hřídele 6 a způsobí volný pád ramene 1 do částečně odkloněného magnetického pole příslušného statoru 5. Vlivem působení gravitačního zrychlení je dosaženo dostatečné kinetické energie potřebné k překonání negativní interakce na vstupu do částečně odkloněného magnetického pole statoru 5. Vlivem efektu mechanické páky je snížena energie potřebná k přesunu ramen zatížených magnety 4 do horní úvrati rotoru 2 a zvýšená celková efektivita zařízení. K zabezpečení cyklické funkce zařízení musí být délka magnetické interakce na rotoru 2 alespoň taková, aby otočila hřídelí 6 do pozice, kdy začne přepadávat další rameno 1. Pro efektivní získávání kinetické energie musí být rychlost rotace řízeně brzděna, aby nepředbíhala gravitační zrychlení a umožnila volný pád ramen 1 do statoru 5. Hřídel 6 je vybavena zařízením, pro eliminaci zpětného chodu.

Průmyslová využitelnost

Strojní zařízení podle tohoto vynálezu lze díky přebytku pohybové rotační energie použít pro pohon dynama, které přemění mechanickou energii na stejnosměrný elektrický proud nebo pomocí elektromagnetické indukce dodávat elektrický proud do baterie. Další možností využití je přímý pohon lodního šroubu, vrtulí a dalších strojů.

Budoucnost v energetice směřuje k decentralizované výrobě, na místo centrálních zdrojů např. z „jádra“ se bude produkovat elektrická energie z malých stanic. Zdroje v megawattech tak budou nahrazovat stovky či desítky kilowattů. Elektrárny založené na MGM jsou tak velmi vhodným prostředkem pro decentralizovanou energetiku jako zdroj elektrické energie pro domácnosti, bytové domy apod. (např. v přírodě, mimo města atd.). Výrobní jednotky elektrické energie, s bateriovým uložištěm, nezávislé na stacionární distribuční soustavě se mohou různě rozmístit po libovolném území tak, aby mohli vytvořit sít dobíjecích stanic například pro elektrická vozidla, a tím podpořit elektrifikaci dopravy.

Při propojení většího množství MGM s připojeným dynamem, podobně jako u fotovoltaických elektráren propojené solární panely, se může vytvořit velká ekologická elektrárna, která nebude měnit krajinný ráz, jako například větrné elektrárny. Díky pravidelnému chodu může dodávat do distribuční sítě dlouhodobě stabilní „zelenou/ekologickou” elektrickou energii. Přebytek energie se může ukládat do bateriového uložiště.

Využití pohonu MGM má širokou škálu užití například jako pohon různých malých strojů až po pohon výrobních pásů a strojové linky ve výrobě. Využití MGM lze jako mechanický pohon od vrtule vzducholodě, vrtule ve vzduchotechnice anebo jako pohon mechanického vodního čerpadla jako je např. Archimédův šroub. V neposlední řadě ideální využití je v lodním průmyslu pro zdroj energie lodního elektrického motoru přes bateriové úložiště nebo skrze soustrojí přímým pohonem MGM lodního šroubu, kde by bylo v řadě nebo několika řadách více MGM pro dosažení potřebné síly. U první verze bude potřeba dodržet suché prostředí, ale u druhé možnosti by menší vlhkost nemusela vadit (záleží na druhu lodi - říční, námořní apod.). MGM sice nedosáhne vysokých otáček, ale jde to trvalý a stabilní pohon, který by se skrze převody mohl různě redukovat.

- 10 CZ 2022 - 270 A3

Pro udržení MGM na ideální poloze v trupu lodi se může použít například gyroskopický stabilizátor. Tento zdrcj energie by mohl být zásadní inovací v lodní dopravě.

Přečerpávací nebo gravitační elektrárny mohou využívat MGM jako zdroj k dosažení cílové 5 potenciální energie. Tím by se vyřešila závislost na ostatních zdrojích, které nejsou ekologické.

Vznikla by tak funkční elektrárna tzv. „ostrovní systém” vyrábějící čistou zelenou energii. Například přes den by se energie ukládala do bateriového uložiště a v noci by se energie využila na dosažení cílové potenciální energie pro výše uvedené elektrárny apod.

Dále se nabízí propojení s větrnými, vodními a fotovoltaickými elektrárnami jako zařízení, které by začalo fungovat, když by elektrárna neměla dostatek energie z povětrnostních podmínek, nedostatečném vodním proudu nebo při omezení slunečního svitu, popř. v noci, aby se tak mohla vyrovnávat stabilita dodávané energie do distribuční sítě.

Pravděpodobnost, že tento stroj bude fungovat ve vakuu v jakémkoliv gravitačním poli hmotného tělesa, je vysoká, a tak se může vzít v úvahu například pro výrobu elektrické energie na jiné planetě čí měsíci.

Claims (15)

1. Magneticko-gravitační motor obsahující rotor, hřídel, stator a pohyblivé rameno, vyznačující se tím, že sestává nejméně ze dvou ramen (1), buď uložených na jednom rotoru (2), nebo je každé rameno (1) na samostatném rotoru (2), přičemž při použití více ramen (1), a pro zabránění, aby se ramena (1) při pohybu vzájemně neovlivňovala jak mechanicky, tak vzájemným magnetickým působením, jsou ramena (1) rozložena na více rotorů (2), aby cyklus stroje mohl být rozdělen do více kroků k docílení cyklického chodu strojního zařízení, přičemž ramena (1) mají na rotoru (2) zarážku (3), a na konci ramen (1) je uložen nejméně jeden permanentní magnet (4), přičemž stator (5) motoru sestává z kaskádově uložených permanentních magnetů (4), jejich magnetické pole je částečně odkloněno a hřídel (6) je osazena zařízením proti zpětnému chodu.

2. Magneticko-gravitační motor podle nároku 1, vyznačující se tím, že každé rameno (1) rotoru (2) sestává z více částí.

3. Magneticko-gravitační motor podle nároku 1, vyznačující se tím, že ramena (1) jsou opatřena klouby a/nebo jsou posuvná, teleskopická nebo jejich vzájemnou kombinací.

4. Magneticko-gravitační motor podle předcházejících nároků, vyznačující se tím, že stator (5), který je výsekem kružnice se středem na hřídeli (6) ve II. kvadrantu, anebo výsekem ideální trajektorie pohybu ramen (1), je rozdělen na více částí.

5. Magneticko-gravitační motor podle nároků 1 a 4, vyznačující se tím, že uložení magnetů (4) na statoru (5) je jednostranné.

6. Magneticko-gravitační motor podle předcházejících nároků, vyznačující se tím, že permanentní magnety (4) jsou uloženy ve více vrstvách na rameni (1).

7. Magneticko-gravitační motor podle nároku 1, vyznačující se tím, že magnety (4) na rotoru (2) mají trojúhelníkový tvar.

8. Magneticko-gravitační motor podle nároku 1, vyznačující se tím, že magnety (4) jsou tvořeny elektromagnety, a/nebo kombinací s permanentními magnety (4).

9. Magneticko-gravitační motor podle předcházejících nároků, vyznačující se tím, že součástí statoru (5) je materiál (7) pro odklonění magnetického pole permanentních magnetů (4) statoru (5).

10. Magneticko-gravitační motor podle předcházejících nároků, vyznačující se tím, že součástí statoru (5) je permanentní magnet s řízeně odmagnetovaným magnetickým polem, materiál MuMetal, nebo jiný vhodný materiál pro odklonění magnetického pole permanentních magnetů (4) statoru (5).

11. Magneticko-gravitační motor podle předcházejících nároků, vyznačující se tím, že součástí statoru (5) je cívka.

12. Magneticko-gravitační motor podle nároku 1, vyznačující se tím, že motor je dále opatřen nakloněnou rovinou ve III. kvadrantu, vodící kolejnicí nebo vodící rampou v I. kvadrantu, vodící kolejnicí nebo vodící rampou ve III. kvadrantu, převodovou soustavou, setrvačníkem, který je součástí hřídele (6), a v případě více hřídelí (6) je setrvačník na každé hřídeli (6).

13. Magneticko-gravitační motor podle nároku 1, vyznačující se tím, že na hřídeli (6) je uloženo dynamo nebo je hřídel (6) připojena k jiné strojní součásti.

- 12 CZ 2022 - 270 A3

14. Magneticko-gravitační motor podle nároku 1, vyznačující se tím, že součástí motoru je dále měnič, transformátor, bateriové úložiště elektrické energie, elektromotor a gyroskopický stabilizátor.

15. Magneticko-gravitační motor podle nároku 1, vyznačující se tím, že součástí motoru je SW 5 řídící jednotka.