Motori elettromagnetici: descrizione e principio di funzionamento

I progetti di motori elettromagnetici diventano famosi, non sono ampiamente utilizzati. Ad oggi, il tema del moto perpetuo stimola i designer di tutto il mondo. Il costo dell'elettricità è piuttosto basso se confrontato con benzina o gasolio. Ogni persona vuole avere a portata di mano un dispositivo eterno che funzionerà senza richiedere cure e una grande quantità di carburante. I motori con elettrovalvole (combustione interna) funzionano in modo più efficiente, ma per ottenere un'elevata efficienza e ridurre i costi energetici continuano a fallire.

Come base per i loro progetti, gli ingegneri scelgono i magneti permanenti. Hanno un'enorme energia che deve essere solo in grado di usare. I motori prodotti utilizzando tali tecnologie sono abbastanza facili da produrre. Ma ora è improbabile che tutti possano spremere la massima quantità di energia a casa. Ci sono molte ragioni per questo, il principale è la complessità delle strutture.

Energia del magnete permanente

Ogni magnete permanente ha un campo molto forte, che ha un'alta energia. Pertanto, molti sviluppatori di motori elettromagnetici stanno cercando di convertire un campo magnetico in energia meccanica costringendo il rotore a ruotare continuamente. Per confronto:

1. Durante la combustione, il carbone è in grado di rilasciare circa 33 J / g di energia.
2. Per l'olio, questo indicatore è 44 J / g.
3. L'uranio radioattivo ha 43 miliardi di J / g.

In teoria, un magnete permanente può allocare circa 17 miliardi di joule per grammo (e questo è circa un terzo dello stesso parametro di uranio). Ma l'efficienza del magnete non sarà uguale al 100%. Magneti per risorse a base di ferrite: non più di 70 anni. Ma questo nonostante il fatto che non sia influenzato da grandi cadute di temperatura, carichi fisici e magnetici. Naturalmente, l'unità a benzina V8 non sostituirà il motore elettromagnetico, ma può essere utilizzata su veicoli leggeri.

L'industria attualmente produce magneti realizzati con metalli rari. Sono dieci volte più potenti dei semplici ferriti. Di conseguenza, l'efficacia del loro uso è molto più alta. Se un tale magnete permanente perde potenza, può essere facilmente ricaricato. Per fare ciò, è sufficiente influenzarlo con un campo magnetico con grande forza. Possono essere utilizzati nei motori con elettrovalvole. Non hanno un albero a camme, l'elettronica ne assume le funzioni.

Brevetti elettromagnetici

Molti ingegneri hanno già brevettato i loro progetti di motori. Ma nessuno è ancora riuscito a realizzare una macchina perpetua funzionante. Tali dispositivi non sono ancora stati controllati, raramente vengono introdotti nelle apparecchiature, è improbabile che vengano trovati in vendita. Le elettrovalvole sono molto più comuni (i motori diesel sono più controllati elettronicamente e in grado di fornire più potenza). Alcuni progettisti sono sicuri che i motori elettromagnetici non siano portati alla produzione in serie, perché tutti gli sviluppi sono stati classificati. E la maggior parte dei problemi in questi motori non sono ancora completamente risolti.

Panoramica delle costruzioni conosciute

Tra il gran numero di disegni di motori magnetici sono i seguenti:

1. Motori magnetici del tipo Kalinin. Il design è completamente inutilizzabile, poiché il meccanismo del compensatore a molla non viene ricordato.
2. Disegno del motore magnetico-meccanico Dudyshev. Se si esegue una regolazione fine competente, questi motori possono funzionare quasi per sempre.
3. "Rinnova" - motori elettromagnetici, realizzati secondo lo schema classico. Un rotore è installato sul rotore, ma non è in grado di funzionare senza commutazione quando passa attraverso un punto morto. E affinché il rotore passi attraverso il punto morto della stiva, è possibile eseguire la commutazione in due modi: con l'aiuto di un elettromagnete e un dispositivo meccanico. Questo disegno non può rivendicare il titolo di "moto perpetuo". Sì, e semplice motore a induzione il momento elettromagnetico sarà molto più alto.
4. Motori elettromagnetici progettati da Minato. Eseguito secondo lo schema classico, è un normale motore elettromagnetico, che ha un'efficienza molto elevata. Dato che il design non può raggiungere un'efficienza del 100%, non funziona come un "moto perpetuo".
5. Johnson Motors è analogo a "Rinnovato", ma ha meno potere.
6. I motogeneratori di Shkondin sono una struttura che funziona per mezzo della repulsione magnetica. I compensatori nei motori non sono utilizzati. Non in grado di lavorare nel "moto perpetuo", l'efficienza non è superiore all'80%. Il design è molto complesso, poiché contiene un collettore e un gruppo di pennelli.
7. Il meccanismo più avanzato è il design motore-generatore Adams. Questo è un progetto molto conosciuto, funziona sullo stesso principio del motore Shkondin. Questo è proprio diverso da quest'ultimo, la repulsione si verifica dalla fine dell'elettromagnete. Il design del dispositivo è molto più semplice di quello di Shkondin. L'efficienza può essere del 100%, ma nel caso, se si effettua l'avvolgimento di commutazione di un elettromagnete utilizzando un impulso breve ad alta intensità dal condensatore. Nel "moto perpetuo" non può funzionare.
8. Tipo reversibile del motore elettromagnetico. Il rotore magnetico si trova all'esterno, lo statore è installato all'interno degli elettromagneti. L'efficienza è vicina al 100%, poiché il circuito magnetico è aperto. Un tale elettromagnete è in grado di funzionare in due modi: un motore e un generatore.

Altri disegni

Ci sono molte altre strutture, comprese quelle lavorabili, ma sono costruite secondo gli schemi sopra. I generatori di motori di tipo elettromagnetico stanno riscuotendo un enorme successo tra gli appassionati, con alcuni progetti già introdotti nella produzione in serie. Ma questi sono di solito i meccanismi più semplici. Recentemente, la ruota motrice della costruzione Shkondin è stata frequentemente utilizzata su biciclette elettriche. Ma per il normale funzionamento di qualsiasi motore elettromagnetico, è necessario disporre di una fonte di energia. Anche un motore elettromagnetico a solenoide non può funzionare senza ulteriore alimentazione.

Tali meccanismi non possono fare a meno di una batteria. È indispensabile alimentare l'avvolgimento dell'elettromagnete per creare il campo e far ruotare il rotore alla frequenza minima. Infatti, si scopre un motore elettromagnetico a corrente continua, che è in grado di recuperare energia. In altre parole, il motore funziona solo durante l'accelerazione e quando viene frenato viene trasferito alla modalità generatore. Queste caratteristiche hanno tutte le auto elettriche che possono essere trovate in vendita. Alcuni semplicemente non hanno un sistema di frenatura in quanto tale, le funzioni dei pad sono eseguite da motori che operano in modalità generatore. Maggiore è il carico sull'avvolgimento, più forte sarà la forza di reazione.

Il design del generatore di motori elettromagnetici

Il dispositivo è costituito dai seguenti nodi:

1. Motore magnetico C'è un magnete permanente sul rotore, ed è uno statore elettrico.
2. Generatore di tipo elettromeccanico situato nella stessa posizione del motore.

Gli elettromagneti di statore di tipo statico vengono eseguiti sul circuito magnetico sotto forma di segmenti ad anello e tagliati.

Il design ha anche una bobina induttiva e un interruttore che consente di invertire la corrente. Un magnete permanente è montato sul rotore. Ci deve essere un motore con una frizione elettromagnetica, con il suo aiuto il rotore è collegato all'albero del generatore. Ci deve essere un inverter autonomo nel design, che svolge la funzione di regolatore più semplice.

Viene utilizzato lo schema del ponte inverter autonomo più semplice, collegato all'uscita dell'avvolgimento induttivo di un magnete elettrico. L'ingresso di alimentazione si collega alla batteria. Il generatore elettromagnetico è collegato o all'avvolgimento o tramite un raddrizzatore con una batteria.

Interruttore elettronico a ponte

Il design più semplice dell'interruttore elettronico viene eseguito su quattro interruttori di alimentazione. In ogni braccio del circuito del ponte ci sono due potenti transistor, gli stessi interruttori elettronici con conduttività unilaterale. Di fronte al rotore del motore magnetico ci sono due sensori che controllano la posizione del magnete permanente su di esso. Si trovano il più vicino possibile al rotore. Le funzioni di questo sensore sono eseguite dal dispositivo più semplice che è in grado di operare sotto l'influenza di un campo magnetico - un interruttore a lamella.

I sensori che leggono la posizione del magnete permanente sul rotore sono posizionati come segue:

1. Il primo si trova all'estremità del solenoide.
2. Il secondo si trova con uno spostamento di 90 gradi.

Le uscite del sensore sono collegate a un dispositivo logico, che amplifica il segnale e quindi lo alimenta agli ingressi di controllo dei transistor a semiconduttore. Utilizzando tali circuiti, funziona anche l'elettrovalvola per l'arresto del motore a combustione interna.

Sugli avvolgimenti del carico installato generatore elettrico. il circuiti di potenza bobina e interruttore sono elementi progettati per controllare e proteggere. Utilizzando l'interruttore automatico, è possibile scollegare la batteria in modo che l'intera macchina sia alimentata da un generatore elettrico (modalità standalone).

Caratteristiche del design del motore magnetico

Se confrontato con dispositivi simili, il design sopra riportato presenta le seguenti caratteristiche:

1. Vengono utilizzati elettromagneti molto economici.
2. C'è un magnete permanente sul rotore, che ruota all'interno dell'elettromagnete ad arco.

Negli spazi vuoti dell'elettromagnete si modifica costantemente la polarità. Il rotore è fatto di materiali non magnetici, ed è desiderabile che sia pesante. Esegue la funzione del volano inerziale. Ma nella progettazione della valvola elettromagnetica per fermare il motore, è necessario utilizzare un nucleo di materiali magnetici.

Calcolo elettromagnetico

Per calcolare approssimativamente il magnete elettrico, è necessario specificare lo sforzo di trazione richiesto per il motore. Supponiamo di voler calcolare il magnete elettrico con una forza di trazione di 100 N (10 kg). Ora dopo questo, è possibile calcolare i parametri del progetto dell'elettromagnete, se lo spazio è 10-20 mm. La forza di trazione, che sviluppa un elettromagnete, è considerata come segue:

1. Induzione multipla nel traferro e nell'area del palo. L'induzione viene misurata in Tesla, l'area - in metri quadrati.
2. Il valore risultante deve essere diviso per il valore della permeabilità magnetica dell'aria. È uguale a 1.256 x 10 ^ -6 GN / m.

Se si imposta l'induzione su 1,1 T, è possibile calcolare l'area della sezione del circuito magnetico:

1. La forza di trazione è moltiplicata per la permeabilità magnetica dell'aria.
2. Il valore risultante deve essere diviso per il quadrato dell'induzione nello spazio.

Per l'acciaio del trasformatore, che viene utilizzato nei circuiti magnetici, l'induzione è in media 1,1 Tl. Utilizzando la curva di magnetizzazione dell'acciaio a basso tenore di carbonio, è possibile determinare il valore medio del campo magnetico. Se costruisci correttamente un magnete elettrico, otterrai la massima resistenza al flusso. Inoltre, il consumo di energia degli avvolgimenti sarà minimo.

Parametri di magneti permanenti

Per creare un motore elettromagnetico con le tue mani, devi raccogliere tutti i componenti. E la cosa più importante sono i magneti permanenti. Hanno tre caratteristiche principali:

1. residuo induzione magnetica che ti permette di determinare la quantità di flusso. Nel caso in cui sul generatore siano installati magneti permanentemente installati con un'induzione molto grande, la tensione di uscita degli avvolgimenti aumenterà proporzionalmente. Di conseguenza, la capacità del gruppo elettrogeno aumenta.
2. Il prodotto energetico consente di "perforare" il flusso di vuoti d'aria. Maggiore è la grandezza del prodotto energetico, minore è la dimensione dell'intero sistema.
3. La forza coercitiva determina la grandezza della tensione magnetica. Quando si usano magneti ad alta forza coercitiva nei generatori, il campo supererà facilmente qualsiasi traferro. Se ci sono molti giri nello statore, la corrente verrà mantenuta senza ulteriore consumo di energia.

Tipi di magneti permanenti

Per fermare l'elettrovalvola del motore deve essere alimentato da una fonte potente. O puoi usare potenti magneti. Pertanto, è auspicabile utilizzare tali costruzioni su apparecchiature potenti. E per realizzare autonomamente un motore-generatore, è consigliabile utilizzare magneti in ferrite o in neodimio. Caratteristiche dei magneti permanenti:

1. Ferrite-bario: induzione nel traferro ad un livello di 0,2-0,4 T; prodotto energetico 10-30 kJ / cu. m; forza coercitiva 130-200 kA / m. Il costo di 100 a 400 rubli. per chilogrammo. La temperatura di lavoro non supera i 250 gradi.
2. Ferrite-stronzio: induzione nel traferro ad un livello di 0,35-0,4 T; prodotto energetico 20-30 kJ / cu. m; forza coercitiva 230-250 kA / m. Il costo di 100 a 400 rubli. per chilogrammo. La temperatura di lavoro non supera i 250 gradi.
3. Magneti al neodimio: induzione nel traferro ad un livello di 0,8-1,4 T; prodotto energetico 200-400 kJ / cu. m; forza coercitiva di 600-1200 kA / m. Il costo di 2000 a 3000 rubli. per chilogrammo. La temperatura di lavoro non supera i 200 gradi.

I magneti permanenti in bario sono due volte meno costosi dei magneti al neodimio. Ma le dimensioni dei generatori su tali calamite sono molto più grandi. Per questo motivo, è meglio usare magneti al neodimio in motori elettromagnetici improvvisati. Un motore con un freno elettromagnetico, realizzato con tali materiali, sarà in grado di recuperare molta più energia quando viene fermato.

Motori per tende

I generatori dotati di elettromagneti di corrente alternata possono essere realizzati in modo diverso. I magneti elettrici possono anche essere usati con successo. corrente continua E non è necessario installare un interruttore e un dispositivo per la ri-polarità delle estremità negli spazi vuoti usando la corrente inversa. Tali azioni possono semplificare in modo significativo l'intero gruppo motore e il controllo del motore magnetico.

Ma devi installare uno schermo magnetico che verrà cambiato meccanicamente. È assolutamente necessario schermare sincronicamente i poli magnetici sullo statore e sul rotore al momento giusto. La potenza del motore elettromagnetico non ne risentirà, poiché non ci saranno praticamente perdite durante la regolazione meccanica. Il funzionamento del motore con regolazione meccanica avviene nello stesso modo di quello elettronico.

Motore per tende Dudyshev

Un elettromagnete ad anello fisso è montato sullo statore, sul quale è presente un avvolgimento. C'è un piccolo spazio tra il nucleo magnetico e il rotore. Sul rotore è un magnete permanente e tende. Questi sono schermi magnetici, si trovano all'esterno e ruotano indipendentemente dal rotore. Sull'albero motore è un volano e un generatore di avviamento. Un avvolgimento si trova sull'elettromagnete dello statore, che è collegato per mezzo di un raddrizzatore a un generatore di avviamento.

Il lancio di questo progetto viene effettuato utilizzando un dispositivo di avviamento, che si trova sullo stesso albero con il motore. Dopo l'avviamento del motore elettrico e il suo normale funzionamento, il motorino di avviamento inizia a funzionare come un generatore, cioè genera una tensione. Le tapparelle si muovono sul disco quando il rotore gira nel modo più sincrono possibile. Ciò fornisce una schermatura ciclica dell'elettromagnete con i poli dello stesso nome.

In altre parole, è indispensabile fornire con l'aiuto di vari mezzi tecnici tale movimento di un disco con tende e un rotore in modo che gli schermi si trovino tra gli stessi poli di un magnete elettrico stazionario e una costante sul rotore. Possibilità di funzionamento di un motore elettromagnetico allo stato stazionario:

1. Quando il rotore è costretto a ruotare, è possibile generare elettricità utilizzando un generatore.
2. Se si applica un avvolgimento induttivo, la macchina viene trasferita alla modalità generatore di motore. In questo caso, la rotazione viene trasmessa all'albero combinato, il funzionamento del motore elettromagnetico avviene in due modi.

Il design più semplice del generatore di motori

Il momento del motore elettromagnetico può essere quasi tutto. Se si implementa un design semplice a bassa potenza, è possibile farlo utilizzando un normale contatore elettrico. È vero, tali strutture non sono più utilizzate per controllare il consumo di elettricità. Ma li puoi trovare. Il misuratore di potenza elettrica è un meccanismo motore pronto. Ha:

1. Magnete elettrico con avvolgimento induttivo.
2. Rotore da materiale non magnetico.

Ci sono solo magneti permanenti sul rotore e sull'interruttore. Lo spazio tra le parti inferiore e superiore del circuito magnetico è relativamente piccolo. A causa di ciò risulta aumentare la coppia. Ma è imperativo che lo spazio nel circuito magnetico sia sufficiente per il passaggio del rotore con magneti permanenti.

È consigliabile utilizzare da 3 a 6 magneti potenti, l'altezza non deve essere superiore a 10 mm. È necessario montarli sul rotore il più rigidamente possibile utilizzando apposite clip fatte di materiali non magnetici. Il quadro elettrico è realizzato sotto forma di inverter a ponte ed è collegato all'avvolgimento di uscita di un magnete elettrico. Quando si avvia il motore viene alimentato dalla batteria.