UA149014U - Спосіб отримання нейтральної реакції між джерелами постійних магнітних полів - дезактивна магнітна взаємодія - Google Patents

Abstract

Спосіб отримання нейтральної реакції між джерелами постійних магнітних полів - дезактивна магнітна взаємодія - включає обертання рухомих джерел постійних магнітних полів відносно нерухомих джерел постійних магнітних полів. Обертання рухомих джерел постійних магнітів проводять циклічно, переміщенням відносно нерухомих джерел, джерела дезактивної магнітної взаємодії.

Description

Запропонована корисна модель належить до галузі енергетики і електротехніки та може бути використана для підвищення експлуатаційних характеристик електромагнітних двигунів.

Призначена для створення процесу перетворення реакції постійних магнітних полів в корисний механічний рух, що використовується для забезпечення роботи електромагнітних двигунів, конструкції яких включають застосування принципу екранування і/або сепарації між рухомими і нерухомими джерелами постійних магнітних полів.

Спосіб поєднує збалансовану взаємодію різноспрямованих магнітних зусиль та сепаруючих властивостей магнітом'яких матеріалів, створюваних екрануючим пристроєм, щодо рухомих і нерухомих джерел постійного магнітного поля, які призначені для отримання корисної механічної роботи, створює особливий вид реакції - дезактивну магнітну взаємодію (термін дезактивність складений з приставки "дез", що французькою мовою означає: знищення, усунення, видалення чого-небудь, в поєднанні з латинським словом "асіїми5", тобто "активний" в загальному сенсі означає - видалення активності).

З рівня техніки відомий двигун на постійних магнітах, описаний в патенті РФ Мо КОЗ4826Ц1, опублікований від 10.12.2003 р., конструкція якого здатна найбільш вичерпно пояснити суть запропонованого способу.

В корпусі магнітного двигуна розміщені постійні магніти. Перший магніт встановлений із можливістю здійснення зворотно-поступального руху під дією сил магнітного поля. У корпусі також встановлено вал, з'єднаний з першим магнітом за допомогою засобу, що дозволяє перетворити зворотно-поступальний рух першого магніту в обертання вала. Магнітний двигун забезпечений феромагнітним екраном, виконаним із забезпеченням можливості його переміщення в зазорі між магнітами перпендикулярно силовим лініям магнітного поля.

Феромагнітний екран обладнаний пристроєм, що забезпечує його переміщення під впливом обертання вала. Феромагнітний екран також обладнаний пристроєм, що забезпечує його зворотне переміщення.

Згаданий засіб, що забезпечує зворотно-поступальне переміщення магніту може бути виконано у вигляді кривошипно-шатунного механізму.

Засіб пересування феромагнітного екрану може мати в своєму складі поворотний важіль і кулачковий механізм, кулачок якого закріплений на осі вала, а штовхач, який взаємодіє з

Зо кулачком, закріплений на одній осі з поворотним важелем. Вал обладнаний акумулятором механічної енергії, виконаним у вигляді маховика.

Описаний двигун проблематично використовувати як джерело механічної енергії, так як його конструкція виконана у вигляді пристрою замкнутого циклу та не передбачає підвід енергії з зовні.

Натомість, базовим недоліком даного двигуна, з принципової точки зору, є невідповідні характеристики феромагнітного екрану, мета якого - створення необхідної для роботи двигуна, різниці потенціалів.

Тобто для отримання оптимальних експлуатаційних характеристик даної енергетичної установки, феромагнітний заслон, окрім екранування взаємодії магнітних полів постійних магнітів, при цьому, не повинен з даними магнітними полями взаємодіяти і створювати будь- який відносний супротив руху.

Це означає, що матеріал використаний в конструкції феромагнітного заслону, не відповідає необхідним характеристикам, які повинні створювати умови для безперервного руху.

Окрім того, важливо відмітити принципово низьку ефективність перетворення енергії джерел постійних магнітних полів з поступового типу руху в обертальний, що потенційно значно знижує експлуатаційні характеристики двигуна.

Задачею запропонованої корисної моделі є суттєве зменшення енергоспоживання електричних установок за рахунок використання незалежних джерел постійних магнітних полів - постійних магнітів.

Поставлена задача вирішується тим, що спосіб отримання нейтральної реакції між джерелами постійних магнітних полів - дезактивна магнітна взаємодія, що включає обертання рухомих джерел постійних магнітних полів відносно нерухомих джерел постійних магнітних полів, згідно з корисною моделлю, обертання рухомих джерел постійних магнітів проводять циклічно, переміщенням відносно нерухомих джерел, джерела дезактивної магнітної взаємодії.

Дезактивна магнітна взаємодія реалізується як сукупність процесів, що екранують постійні магнітні поля, магнітом'якими матеріалами, та збалансованих різнонаправлених магнітних сил компенсаційних джерел постійних магнітних полів, які компенсують створюваний магнітом'якими матеріалами механічний опір, відносно рухомих та нерухомих джерел постійних магнітних полів.

Збалансована взаємодія між рухомими та нерухомими джерелами постійних магнітних полів 60 та джерелом дезактивної магнітної взаємодії відбувається при сталій відстані між ними.

Джерело дезактивної магнітної взаємодії відносно рухомих та нерухомих джерел постійного магнітного поля, переміщують за допомогою електромагнітної індукції.

Електромагнітна індукція в електричних машинах дезактивної взаємодії, використовується як допоміжний, підготовчий процес, на відміну від класичних електродвигунів. Тобто безпосередній процес отримання механічного руху на валу двигуна відбувається за рахунок взаємодії лише магнітних полів силових постійних магнітів, що при відомому рівні техніки було неможливо.

Дезактивна магнітна взаємодія - це сукупність властивостей екранування магнітом'яких матеріалів зі збалансованими різнонаправленими магнітними силами компенсаційних джерел постійних магнітних полів, що поєднані в пристрої екранування, та забезпечують механічне управління магнітними взаємодіями між джерелами силових постійних магнітних полів.

З урахуванням деяких принципових відмінностей від традиційного способу перетворення електромагнітної енергії в механічну, що дає можливість отримувати неординарні технічні характеристики електродвигунів. Є сенс обгрунтовано пояснити чинники, які дозволяють поєднати причини та кінцевий технічний результат запропонованої корисної моделі.

Отже, дезактивна магнітна взаємодія (ДМВ), як сукупність магнітних ефектів, застосовується в поєднанні з загальновідомими та науково обгрунтованими магнітними, електромагнітними та фізичними властивостями матеріалів, а також принципів, комбінація яких дозволяє побудувати на їх основі високоефективні електромагнітні енергоустановки.

Для розуміння процесів, що відбуваються під час ДМВ, доцільно використовувати деякі специфічні терміни:

Атракція (Аїг) - це сила, що виникає між різнойменними полюсами джерел постійного магнітного поля, яка забезпечує їх взаємне притягання.

Репульсація (Крі) - це сила, що виникає між однойменними полюсами джерел постійного магнітного поля, яка забезпечує їх взаємне виштовхування.

Дезактивна магнітна взаємодія, як сукупність властивостей, має практичну застосовність при використанні в відповідних умовах та з відповідними загальновідомими електромагнітними ефектами та властивостями.

Властивості, на основі яких реалізується дезактивна магнітна взаємодія:

Зо - існування в природі матеріалу, який здатен довгостроково підтримувати навколо себе постійне магнітне поле, без підводу до нього енергії ззовні - властивості постійних магнітів. - взаємна атракція та репульсація (сила притягання та відштовхування), що виникає між полюсами постійних магнітних полів та створює умови для потенційного виконання роботи. - властивість магнітом'яких матеріалів сепарувати (екранувати) взаємодію між силовими лініями постійних магнітних полів, завдяки низькій коерцитивній силі. - можливість збалансованої дії різнополярних магнітних сил, відносно полюсів постійних магнітних полів, що зводить загальний супротив переміщення однієї системи відносно іншої до мінімальних величин.

Поєднання вказаних властивостей в одному взаємодіючому комплексі, дозволяє отримати нетипову реакцію, при якій кількість виконаної силовими постійними магнітними полями роботи набагато більша ніж кількість роботи, що необхідна для підтримання її циклічної дії.

Дезактивний магнітний затвор, який використовують для створення різниці потенціалів між рухомими та нерухомими джерелами постійного магнітного поля, являє собою конструкцію, яка поєднує в собі два основних компоненти: - сепаратори магнітного поля (СМП); - компенсатори магнітного поля (КМП).

Сепаратори магнітного поля являють собою шихтований набір деталей, виготовлених із магнітом'якого матеріалу, який здатен ефективно затримувати розповсюдження силових магнітних ліній постійних магнітних полів, та безпосередньо розділяти їх взаємодію.

Компенсатори магнітного поля являються джерелами постійних магнітних полів, що створюють рівні по силі, та протилежні за напрямом магнітні сили відносно магнітних ліній силових постійних магнітних полів, з якими вони взаємодіють.

Тобто конструкція дезактивного затвору, при його переміщенні між силовими постійними магнітними полями, одночасно припиняє їх безпосередню взаємодію, та балансує його негативні сили спротиву, що виникають в СМП, за допомогою КМП.

Розмір, площа перекриття та співвідношення сепаративної та компенсаторної систем дезактивного затвору залежать від значення величини силових постійних магнітних полів, з якими вони взаємодіють.

Перелік сил та характеристик, які забезпечують створення реакції дезактивної магнітної бо взаємодії (фіг. 5, 6):

Е1 - сила атракції рухомого джерела постійного магнітного поля;

Е2 - сила атракції нерухомого джерела постійного магнітного поля;

ЕЗ - сила атракції СМП, дезактивного затвора відносно рухомого джерела постійного магнітного поля;

Е4 - сила атракції СМП, дезактивного затвора відносно нерухомого джерела постійного магнітного поля;

Е5 - сила репульсації КМП, дезактивного затвора відносно рухомого джерела постійного магнітного поля;

Еб - сила атракції КМП, дезактивного затвора відносно рухомого джерела постійного магнітного поля;

Е7 - сила атракції КМП, дезактивного затвора відносно нерухомого джерела постійного магнітного поля;

Е8 - сила репульсації КМП, дезактивного затвора відносно нерухомого джерела постійного магнітного поля;

Ет - зовнішня сила, що приводиться в систему для переміщення дезактивного затвора відносно рухомого та нерухомого джерел постійного магнітного поля; 951 - відстань між дезактивним затвором та рухомим джерелом постійного магнітного поля; 52 - відстань між дезактивним затвором та нерухомим джерелом постійного магнітного поля.

Рівняння активної магнітної вз одії (07), має такий вигляд:

Пиво я ве ЗА) Шо 51, 52-сопві. А

Отже, взаємодія між нерухомим джерелом постійного магнітного поля 5, з силою атракції Е2, та рухомим джерелом постійного магнітного поля 1, з силою атракції Е1, стає дезактивною при умові, коли сума сил атракцій ЕЗ, Е4, Еб, Е7 та сума сил репульсацій Е5 та Е8 дезактивного затвора ЮЯ більша або рівна нулю, при умові дотримання сталих відстаней Зіта 52 між взаємодіючими елементами.

Ве дтеки АНЯ Нд АВМ і ето КАЧА отувосте магтних вил:

При цьому величина Ет зовнішньої сили, що приводиться в систему для переміщення

Зо дезактивного затвора, відносно рухомого 1 та нерухомого 5 джерел постійних магнітних полів, буде менше зусилля, створюваного атракцією між рухомим та нерухомим джерелами постійного магнітного поля.

Таким чином різниця між величиною сил, що створюється джерелами постійних магнітних полів та зовнішньою силою, що повинна приводитись в систему, для забезпечення руху

З5 дезактивного затвору, являє собою рішення, за допомогою якого реалізується значне підвищення енергоефективності в електромагнітних двигунах з використанням дезактивної магнітної взаємодії.

В залежності від конструкції двигуна дезактивний затвор може бути виконаний як механізм поступальної дії "Каскад" або обертальної дії "Квазар".

Наведений опис пристроїв, які обгрунтовано підтверджують працездатність запропонованого способу та можливість його реалізації як робочого циклу для енергетичних установок.

Фіг. 1, 2 зображають базові магнітні властивості, а саме: атракцію (притягування) та репульсацію (відштовхування), що є характерними взаємодіями між постійними магнітними полями, забезпечують виконання корисної роботи та для яких використовується дезактивна магнітна взаємодія.

При цьому корисна робота являє собою результат магнітних взаємодій рухомого джерела постійних магнітних полів 1, що створює силу Е, яка прикладена через плече сили Ї до осі обертання, та здійснює рух на відстань «4, створюючи момент сили М, відносно нерухомого джерела постійного магнітного поля 5.

Фіг. 3, 4 зображають загальну суть способу дезактивної магнітної взаємодії, а саме: фіг. З зображає положення різнополярних взаємодіючих елементів, при якому відбувається механічний рух джерела постійного магнітного поля 1, за рахунок атракції відносно нерухомого джерела постійного магнітного поля 5, при цьому дезактивний затвор знаходиться у відкритому положенні.

Фіг. 4 демонструє взаємне положення елементів, безпосередньо в момент дезактивної магнітної взаємодії, коли відбувається сепарація взаємодії джерел постійних магнітних полів, з одночасною збалансованою протидією компенсаційних джерел магнітних полів дезактивного затвору. При цьому атракція між джерелами постійних магнітних полів та дезактивним затвором 60 наближена до нульового значення, завдяки чому рухоме джерело постійного магнітного поля те дезактивний затвор можуть безперешкодно продовжувати переміщення.

Фіг. 5, 6 ілюструють більш детально найпростіший приклад дезактивної магнітної взаємодії між різнойменними джерелами постійного магнітного поля. 071 - дезактивний затвор в зборі; 1 - рухоме джерело постійного магнітного поля; 2 - різнойменний компенсатор магнітного поля рухомого джерела магнітного поля; З - сепаратор магнітного поля; 4 - однойменний компенсатор магнітного поля нерухомого джерела магнітного поля; 5 - нерухоме джерело постійного магнітного поля; б - однойменний компенсатор магнітного поля рухомого джерела магнітного поля; 7 - різнойменний компенсатор магнітного поля нерухомого джерела магнітного поля.

Як зразок роботи запропонованого способу представлена конструкція електромагнітного двигуна обертальної дії системи "Квазар", а також експериментальна енергетична установка поступальної дії системи "Каскад".

Електромагнітний двигун системи "Квазар" містить корпус, з нерухомо закріпленими постійними магнітами, утворюючими статор, в якому розміщені ротор, утворений постійними магнітами, закріпленими на немагнітному сердечнику, та дезактивний затвор (ДЗ) з магнітними вікнами. Ротор та ДЗ виконані з можливістю взаємопротилежного обертання відносно статора за допомогою приводного електродвигуна дезактивного затвору.

Ротор призначений для сприйняття сили реакції постійних магнітів та передачі на основний вал двигуна. Роторний механізм встановлений на опорних підшипниках і складається з сердечника, на якому розташовані постійні магніти з радіальною намагніченістю, що утворюють роторний пакет.

Дезактивний затвор (ДЗ) - це циліндричний механізм, який складається з сепараторів магнітного поля (СМП) виготовлених з феромагнітного магнітом'якого матеріалу, та компенсаторів магнітного поля (КМП), що являють собою компенсаційні джерела постійних магнітних полів. Механізм встановлений на опорних підшипниках, в якому знаходяться магнітні вікна конструктивно заданих розмірів та форми, та приводиться в рух за допомогою електродвигуна. Конструкція ДЗ забезпечує підтримання двох базових властивостей (сепарування та компенсацію), відносно магнітних полів статора та ротора, забезпечує своєчасний перехід ротора від реакції атракцій (репульсації) до реакції перекриття, що сприяє

Зо неперервності робочого циклу.

Статор - є нерухомою частиною двигуна, яка відповідає за створення магнітного моменту між ротором. Статор включає в себе постійні магніти радіальної намагніченості, розташовані в корпусі двигуна.

Система розподілення реакцій, складається з дезактивного затвора з магнітними вікнами та приводного електродвигуна, які в комплексі забезпечують необхідну послідовність взаємодії між сатором та ротором.

Система керування двигуном складається з приводного електродвигуна дезактивного затвору та пристрою зміни параметрів електричного струму. Система забезпечує запуск, зупинку і регулювання швидкості обертання вала двигуна.

Принцип дії роторного електромагнітного двигуна системи "Квазар" з дезактивним затвором.

Обертовий рух основного вала двигуна забезпечується силами атракції (репульсації), що виникають між різнойменними (однойменними) полюсами постійних магнітів статора і ротора, спрямована взаємодія між якими забезпечується дезактивним затвором (ДЗ).

Робочий цикл електромагнітного двигуна "Квазар"' включає комплекс послідовних взаємодоповнюючих процесів, грунтованих на сукупності його ознак.

Ці процеси відбуваються під час взаємної реакції системи ротор-ДЗ-статор, взаємодія яких створює дві робочі фази: - Фаза атракції (фаза репульсації). - фаза перекриття.

Фаза атракції (репульсації) - це базовий робочий процес двигуна, який забезпечується взаємодією і радіальним зближенням (віддаленням) різнойменних (однойменних) по полярності до статора 2 постійних магнітів ротора 4.

Постійні магніти статора і ротора, між якими відбувається фаза атракції (репульсації) в даний момент часу, називаються магнітною парою.

Фаза перекриття є допоміжним робочим процесом, в ході якого дезактивний затвор (ДЗ), що приводиться в дію допоміжним електродвигуном, переводить взаємодію між магнітною парою у взаємодію між системою ротор-ДЗ-статор.

При цьому дезактивні властивості затвору забезпечують безперешкодне переміщення джерел постійного магнітного поля ротора до положення, в якому створюються умови для 60 повторення базового робочого процесу, та забезпечення його циклічності.

Разом ці дві реакції утворюють робочий хід.

Робочий цикл електромагнітного двигуна на дезактивній магнітній взаємодії.

Для опису взаємодій, що відбуваються в двигуні, нижче приведені процеси, які проходять між окремою магнітною парою.

Як зразок представлена конфігурація, в якій використовується атракція, що виникає між різнойменними полюсами постійних магнітів.

Постійний магніт ротора розміщений перпендикулярно відносно постійного магніту статора, що відповідає положенню умовної стартової точки (УСТ) робочого циклу двигуна та дорівнює 0".

При положенні 0" магнітне вікно ДЗ розміщено таким чином відносно ротора і статора, що відповідає початку фази атракції між ними, в результаті чого ротор рухається у напрямку постійного магніту статора. При цьому, допоміжний електродвигун приводить У взаємопротилежний рух дезактивний затвор з розміщеним на ньому магнітним вікном.

При переміщенні ротора на 30" від УСТ, відбувається початкова стадія зміни фази атракції на фазу перекриття, що відповідає максимальному крутному моменту між статором і ротором.

Після положення ротора 30", радіальне зусилля фази атракції починає знижуватись відповідно зі зниженням площі реакції між магнітною парою за рахунок перекривання магнітного вікна ДЗ та створення ним дезактивної магнітної взаємодії.

При положенні ротора, що відповідає 60", його реакція обумовлена дезактивними силами

ДЗ, під час якого відбувається поступове зменшення радіального зусилля і подальший рух обумовлений інерційними силами механізмів.

Положення ротора, яке дорівнює 90" від УСТ, являє собою завершальну точку фази атракції, при цьому положенні відбувається повне перекриття магнітного вікна і завершення дії радіального зусилля між постійними магнітами статора і ротора.

Переміщення ротора від 90" і до 180" відбувається за рахунок повторення робочого процесу між іншими магнітними парами двигуна.

При положенні ротора, що дорівнює 180", відбувається початок фази атракції до постійного магніту статора та повторення робочого процесу.

Як пристрій, характеристики якого безпосередньо підтверджують працездатність запропонованого способу, представлена експериментальна, демонстраційна установка, в якій використано дезактивний механізм поступальної дії системи "Каскад" в поєднанні з поступальним рухом динамічного джерела постійного магнітного поля.

Пристрій повторює принципову схему, описану згідно фіг. 3-6.

Демонстрація даного пристрою доступна за посиланням: пере: /уоши.ре/7ТМ Огемікм.

Claims (4)

35 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ

1. Спосіб отримання нейтральної реакції між джерелами постійних магнітних полів - дезактивна магнітна взаємодія, що включає обертання рухомих джерел постійних магнітних полів відносно нерухомих джерел постійних магнітних полів, який відрізняється тим, що обертання рухомих 40 джерел постійних магнітів проводять циклічно, переміщенням відносно нерухомих джерел, джерела дезактивної магнітної взаємодії.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що дезактивна магнітна взаємодія реалізується як сукупність процесів, що екранують постійні магнітні поля, магнітом'якими матеріалами, та збалансованих різнонаправлених магнітних сил компенсаційних джерел постійних магнітних 45 полів, які компенсують створюваний магнітом'якими матеріалами механічний опір, відносно рухомих та нерухомих джерел постійних магнітних полів.

З. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що збалансована взаємодія між рухомими та нерухомими джерелами постійних магнітних полів та джерелом дезактивної магнітної взаємодії відбувається при сталій відстані між ними. 50

4. Спосіб за п. 3, який відрізняється тим, що джерело дезактивної магнітної взаємодії відносно рухомих та нерухомих джерел постійного магнітного поля переміщують за допомогою електромагнітної індукції.