Колесо магнитное – Магнитное колесо для перемещения по поверхности из ферромагнитного материала

Вечный двигатель на магнитах — блог Мира Магнитов

Со времен обнаружения магнетизма идея создать вечный двигатель на магнитах не покидает самые светлые умы человечества. До сих пор так и не удалось создать механизм с коэффициентом полезного действия больше единицы, для стабильной работы которого не требовалось бы внешнего источника энергии. На самом деле концепция вечного двигателя в современном виде вовсе и не требует нарушения основных постулатов физики. Главная задача изобретателей состоит в том, чтобы максимально приблизится к стопроцентному КПД и обеспечить продолжительную работу устройства при минимальных затратах.

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.

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.

 

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.

Антигравитационный магнитный двигатель Лоренца

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.

Асинхронный магнитный двигатель Николы Тесла

Асинхронный «вечный» двигатель на постоянных магнитах, созданный Никола Тесла, вырабатывает электричество за счет постоянно вращающегося магнитного поля. Конструкция довольно сложная и трудно воспроизводимая в домашних условиях.

Вечный двигатель на постоянных магнитах Николы Тесла

«Тестатика» Пауля Баумана

Одна из самых известных разработок – это «тестатика» Баумана. Устройство напоминает своей конструкцией простейшую электростатическую машину с лейденскими банками. «Тестатик» состоит из пары акриловых дисков (для первых экспериментов использовались обычные музыкальные пластинки), на которые наклеены 36 узких и тонких полосок алюминия.
Кадр из документального фильма: к Тестатике подключили 1000-ваттную лампу. Слева — изобретатель Пауль Бауман
После того, как диски толкали пальцами в противоположные стороны, запущенный двигатель продолжал работать неограниченно долгое время со стабильной скоростью вращения дисков на уровне 50-70 оборотов в минуту. В электроцепи генератора Пауля Баумана удается развить напряжение до 350 вольт с силой тока до 30 Ампер. Из-за небольшой механической мощности это скорее не вечный двигатель, а генератор на магнитах.

 

Вакуумный триодный усилитель Свита Флойда

Сложность воспроизведения устройства Свита Флойда заключается не в его конструкции, а в технологии изготовления магнитов. В основе этого двигателя используются два ферритовых магнита с габаритами 10х15х2,5 см, а также катушки без сердечников, из которых одна является рабочей с несколькими сотнями витков, а еще две – возбуждающие. Для запуска триодного усилителя необходима простая карманная батарейка 9В. После включения устройство может работать очень долго, самостоятельно питая себя по аналогии с автогенератором. По утверждениям Свита Флойда, от работающей установки удалось получить выходное напряжение в 120 вольт с частотой 60 Гц, мощность которого достигала 1 кВт.

Роторный кольцар Лазарева

Большой популярностью пользуется схема вечного двигателя на магнитах на основе проекта Лазарева. На сегодняшний день его роторный кольцар считается устройством, реализация которая максимально близка к концепции вечного двигателя. Важное преимущество разработки Лазарева состоит в том, что даже без профильных знаний и серьезный затрат можно собрать подобный вечный двигатель на неодимовых магнитах своими руками. Такое устройство представляет собой емкость, разделенную пористой перегородкой на две части. Автор разработки использовал в качестве перегородки специальный керамический диск. В него устанавливается трубка, а в емкость заливается жидкость. Для этого оптимально подходят улетучивающиеся растворы (например, бензин), но можно использовать и простую водопроводную воду.
Механизм работы двигателя Лазарева очень просто. Сначала жидкость подается через перегородку вниз емкости. Под давлением раствор начинает подниматься по трубке. Под получившейся капельницей размещают колесо с лопастями, на которых устанавливают магниты. Под силой падающих капель колесо вращается, образуя постоянное магнитное поле. На основе этой разработки успешно создан самовращающийся магнитный электродвигатель, на которой зарегистрировало патент одно отечественное предприятие.

Мотор-колесо Шкондина

Если вы ищете интересные варианты, как сделать вечный двигатель из магнитов, то обязательно обратите внимание на разработку Шкондина. Конструкцию его линейного двигателя можно охарактеризовать как «колесо в колесе». Это простое, но в то же время производительное устройство успешно используется для велосипедов, скутеров и другого транспорта. Импульсно-инерционное мотор-колесо представляет собой объединение магнитных дорожек, параметры которых динамично изменяются путем переключения обмоток электромагнитов.

Общая схема линейного двигателя Василия Шкондина

Ключевыми элементами устройства Шкондина являются внешний ротор и статор особой конструкции: расположение 11 пар неодимовых магнитов в вечном двигателе выполнено по кругу, что образует в общей сложности 22 полюса. На роторе установлены 6 электромагнитов в форме подков, которые установлены попарно и смещены друг к другу на 120°. Между полюсами электромагнитов на роторе и между магнитами на статоре одинаковое расстояние. Изменение положения полюсов магнитов относительно друг друга приводит к созданию градиента напряженности магнитного поля, образуя крутящий момент.

Неодимовый магнит в вечном двигателе на основе конструкции проекта Шкондина имеет ключевое значение. Когда электромагнит проходит через оси неодимовых магнитов, то образуется магнитный полюс, который является одноименным по отношению к преодоленному полюсу и противоположным по отношению к полюсу следующего магнита. Получается, что электромагнит всегда отталкивается от предыдущего магнита и притягивается к следующему. Такие воздействия и обеспечивают вращение обода. Обесточивание элетромагнита при достижении оси магнита на статоре обеспечивается размещением в этой точке токосъемника.

Житель г.Пущино Василий Шкондин изобрел не вечный двигатель, а высокоэффективные мотор-колёса для транспорта и генераторы электроэнергии.

Коэффициент полезного действия двигателя Шкондина составляет 83%. Конечно, это пока еще не полностью энергонезависимый вечный двигатель на неодимовых магнитах, но очень серьезный и убедительный шаг в правильном направлении. Благодаря особенностям конструкции устройства на холостом ходу удается вернуть часть энергии батареям (функция рекуперации).

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 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.

Как сделать вечный двигатель с помощью магнитов своими руками

Понадобится:

•   3 вала
•   Диск из люцита диаметром 4 дюйма
•   2 люцитовых диска диаметром 2 дюйма
•   12 магнитов
•   Алюминиевый брусок

Валы прочно соединяются между собой. Причем один лежит горизонтально, а два другие расположены по краям. К центральному валу крепится большой диск. Остальные присоединяются к боковым. На дисках располагаются неодимовые магниты — 8 в середине и по 4 по бокам. Алюминиевый брусок служит основанием для конструкции. Он же обеспечивает и ускорение устройства.

Недостатки ЭМД

Планируя активно использовать подобные генераторы, следует соблюдать осторожность. Дело в том, что постоянная близость магнитного поля приводит к ухудшению самочувствия. К тому же для нормального функционирования устройства необходимо обеспечить ему специальные условия работы. Например, защитить от воздействия внешних факторов. Итоговая стоимость готовых конструкций получается высокой, а вырабатываемая энергия слишком мала. Поэтому и выгода от использования подобных конструкций сомнительна.
Экспериментируйте и создавайте собственные версии вечного двигателя. Все варианты разработок вечных двигателей продолжают совершенствоваться энтузиастами, а в сети можно обнаружить множество примеров реально достигнутых успехов. Интернет-магазин «Мир Магнитов» предлагает вам выгодно купить неодимовые магниты и своими руками собрать различные устройства, в которых бы шестеренки безостановочно крутились благодаря воздействиям сил отталкивания и притяжения магнитных полей. Выбирайте в представленном каталоге изделия с подходящими характеристиками (размеры, форма, мощность) и оформляйте заказ.

Магнитный двигатель своими руками: как сделать вечный электродвигатель

Сотни лет человечество пытается создать двигатель, который будет работать вечно. Сейчас этот вопрос, стоит особенно актуально, когда планета неминуемо движется к энергетическому кризису. Конечно, он может никогда и не наступить, но независимо от этого, люди все-таки нуждаются в том, чтобы отойти от привычных источников энергии и магнитный двигатель – отличный вариант.

Что такое магнитный двигатель

Все вечные двигатели можно разделить на 2 вида:

1. Первые;
2. Вторые.

Что касается первых, они представляют собой по большей мере плод фантазий писателей фантастов, но вторые – вполне реальные. Первый вид подобных двигателей извлекает энергию из пустого места, но второй, получает ее из магнитного поля, ветра, воды, солнца и т.д.

Магнитные поля не только активно изучают, но и пытаются использовать их в качестве «топлива» для вечного силового агрегата. Причем многие из ученых разных эпох добивались значительных успехов. Среди известных фамилий, можно отметить следующие:

• Николай Лазарев;
• Майк Брэди;
• Говард Джонсон;
• Кохеи Минато;
• Никола Тесла.

Особенное внимание уделялось именно постоянным магнитам, которые могут восстанавливать энергию в прямом смысле из воздуха (мирового эфира). Несмотря на то, что каких-то полноценных объяснений природы постоянных магнитов на данный момент нет, человечество двигается в правильном направлении.

На данный момент, есть несколько вариантов линейных силовых агрегатов, что имеют отличия по своей технологии и схеме сборки, но работают на основе одинаковых принципов:

1. Работают благодаря энергии магнитных полей.
2. Импульсного действия с возможностью контроля и дополнительного источника питания.
3. Технологии, которые совмещают в себе принципы обоих силовых агрегатов.

Общее устройство и принцип работы

Двигатели на магнитах, не похожи на привычные электрические, в которых вращение происходит благодаря электрическому току. Первый вариант будет работать только благодаря постоянной энергии магнитов и имеет 3 главные части:

• ротор с постоянным магнитом;
• статор с электрическим магнитом;
• двигатель.

На один вал с силовым агрегатом монтируется генератор электромеханического типа. Статический электромагнит, сделан в виде кольцевого магнитопровода с вырезанным сегментом или дугой. Помимо всего прочего электрический магнит имеет также катушку индуктивности, к которой присоединен электрокоммутатор, благодаря которому поставляется реверсивный ток.

По сути, принцип работы разных магнитных моторов может отличаться исходя из типа моделей. Но в любом случае, основной движущей силой является именно свойство постоянных магнитов. Рассмотреть принцип работы, можно на примере антигравитационного агрегата Лоренца. Суть его работы заключается в 2-х разнозаряженных дисках, которые подсоединяются к источнику питания. Эти диски размещены наполовину в экране полусферической формы. Их начинают активно вращать. Таким образом, магнитное поле без труда выталкивается сверхпроводником.

История возникновения вечного двигателя

Первые упоминания о создании такого устройства возникли в Индии в VII веке, но первые практические пробы его создания возникли в VIII веке в Европе. Естественно, создание такого устройства позволило бы значительно ускорить развитие науки энергетики.

В те времена, такой силовой агрегат смог бы не только поднимать разные грузы, но и крутить мельницы, а также водяные насосы. В XX веке произошло знаменательное открытие, которое дало толчок к созданию силового агрегата – открытие постоянного магнита с последующим изучением его возможностей.

Модель мотора на его основе должна была работать неограниченное количество времени, из-за чего его назвали вечным. Но как бы там ни было, а вечного ничего нет, так как любая часть или деталь может прийти в неисправность, поэтому под словом «вечно» необходимо понимать только то, что он должен работать без перерывов, при этом не подразумевая каких-либо затрат, включая топливо.

Сейчас невозможно точно определить создателя первого вечного механизма, в основе которого, стоят магниты. Естественно, он сильно отличается от современного, но есть некоторые мнения на тот счет, что первые упоминания о силовом агрегате на магнитах, есть в трактате Бхскара Ачарья математика из Индии.

Первые сведения о появления такого устройства в Европе, появились в XIII веке. Информация поступила от Виллара д’Оннекура, выдающегося инженера и архитектора. После своей смерти, изобретатель оставил потомкам свой блокнот, в котором были разные чертежи не только сооружений, но и механизмов для поднятия грузов и собственно первым устройством на магнитах, что отдаленно напоминает вечный двигатель.

Магнитный униполярный двигатель Тесла

Значительных успехов в этой сфере достиг великий ученый, известный множеством открытий – Никола Тесла. Среди ученых, устройство ученого получило несколько иное название – униполярный генератор Тесла.

Стоит отметить, что первые исследования в этой области проводит Фарадей, но несмотря на то, что он создал прототип с похожим принципом работы, как впоследствии Тесла, стабильность и эффективность оставляли желать лучшего. Слово «униполярный», означает что в схеме устройства цилиндровый, дисковый или кольцевой проводник, находится между полюсами постоянного магнита.

Официальный патент представлял следующую схему, в которой имеется конструкция с 2-мя валами, на которых устанавливаются 2 пары магнитов: одна пара создает условно отрицательное поле, а другая пара – положительное. Между этими магнитами располагаются генерирующие проводники (униполярные диски), которые имеют связь между собой с использованием металлической ленты, которая по сути может быть использована не только для вращения диска, но и в качестве проводника.

Тесла известен большим количеством полезных изобретений.

Двигатель Минато

Очередным отличным вариантом такого механизма, в котором энергия магнитов применяется в качестве бесперебойной автономной работы, является двигатель, который уже давно вышел в серию, несмотря на то, что был разработан только 30 лет назад, изобретателем из Японии Кохеи Минато.

Специалисты отмечают высокий уровень бесшумности и вместе с этим, эффективность. Как утверждает его создатель, такой самовращающийся двигатель магнитного типа как этот имеет коэффициент полезного действия, выше 300%.

Конструкция подразумевает ротор в форме колеса или диска, на котором под углом размещаются магниты. При приближении к ним статора с крупным магнитом, колесо начинает движение, которое основывается на попеременным отталкиванием/сближением полюсов. Скорость вращения будет увеличиваться по мере приближения статора к ротору.

Чтобы исключить нежелательных импульсов во время работы колеса, применяются реле стабилизаторы и уменьшают использование тока управляющего электромагнита. Есть в такой схеме и недостатки, в качестве необходимости систематического намагничивания и отсутствию информации по тяге и нагрузочным характеристикам.

Магнитный мотор Говарда Джонсона

Схема этого изобретения от Говарда Джонсона, подразумевает использование энергии, что создается благодаря потоку непарных электронов, которые имеются в магнитах, для создания цепи питания силового агрегата. Схема устройства выглядит, как совокупность большого количества магнитов, особенность расположения которых, определяется исходя из конструктивной особенности.

Магниты располагаются на отдельной пластине, с высоким уровнем магнитной проводимости. Одинаковые полюса располагаются по направлению к ротору. Благодаря этому обеспечивается попеременное отталкивание/притяжение полюсов, а при этом и смещение частей ротора и статора относительно друг друга.

Правильно подобранное расстояние между основными работающими частями, позволяет правильным образом выбирать магнитную концентрацию, благодаря чему удастся выбирать силу взаимодействия.

Генератор Перендева

Генератор Перендева представляет собой очередное удачное взаимодействие магнитных сил. Это изобретение Майка Брэди, которое он даже успел запатентовать и создать компанию «Перендев», до того, как на него открыли уголовное дело.

Статор и ротор выполнены в форме внешнего кольца и диска. Как видно из схемы, предоставленной в патенте, на них по круговой траектории располагают отдельные магниты, четко соблюдая определенный угол по отношению к центральной оси. Благодаря взаимодействию полей магнитов ротора и статора, происходит их вращение. Расчет цепи магнитов сводится к определению угла расхождения.

Синхронный двигатель на постоянных магнитах

Синхронный двигатель на постоянных частотах представляет собой основной вид электродвигателя, где частоты вращения ротора и статора находятся на одинаковом уровне. Классический электромагнитный силовой агрегат имеет обмотки на пластинах, но если сменить конструкцию якоря и вместо катушки установить постоянные магниты, тогда получится достаточно эффективная модель синхронного силового агрегата.

Схема статора имеет классическую компоновку магнитопровода, куда входят обмотка и пластины, где и скапливается магнитное поле электротока. Это поле взаимодействует с постоянным полем ротора, что и создает крутящий момент.

Помимо всего прочего, необходимо учесть, что исходя из конкретного типа схемы, расположение якоря и статора могут быть изменены, так например первый, может быть сделан в виде внешней оболочки. Для активации мотора от тока сети, применяется цепь магнитного пускателя и теплового защитного реле.

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.

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

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.

правда или миф, возможности и перспективы, линейный двигатель своими руками

Мечты о вечном двигателе не дают людям покоя уже сотни лет. Особенно остро этот вопрос стал сейчас, когда мир не на шутку обеспокоен надвигающимся энергетическим кризисом. Наступит он или нет — вопрос другой, но однозначно сказать можно лишь то, что вне зависимости от этого человечество нуждается в решениях энергетической проблемы и поиске альтернативных источников энергии.

Что такое магнитный двигатель

В научном мире вечные двигатели разделяют на две группы: первого и второго вида. И если с первыми относительно всё ясно — это скорее элемент фантастических произведений, то второй очень даже реален. Начнём с того, что двигатель первого вида — это своего рода утопичная штука, способная извлекать энергию из ничего. А вот второй тип основан на вполне реальных вещах. Это попытка извлечения и использования энергии всего, что нас окружает: солнце, вода, ветер и, безусловно, магнитное поле.

Многие учёные разных стран и в разные эпохи пытались не только объяснить возможности магнитных полей, но и реализовать некое подобие вечного двигателя, работающего за счёт этих самых полей. Интересно то, что многие из них добились вполне впечатляющих результатов в этой области. Такие имена, как Никола Тесла, Василий Шкондин, Николай Лазарев хорошо известны не только в узком кругу специалистов и приверженцев создания вечного двигателя.

Особый интерес для них составляли постоянные магниты, способные возобновлять энергию из мирового эфира. Безусловно, доказать что-либо значимое пока никому на Земле не удалось, но благодаря изучению природы постоянных магнитов человечество имеет реальный шанс приблизиться к использованию колоссального источника энергии в виде постоянных магнитов.

И хотя магнитная тема ещё далека от полного изучения, существует множество изобретений, теорий и научно обоснованных гипотез в отношении вечного двигателя. При этом есть немало впечатляющих устройств, выдаваемых за таковые. Сам же двигатель на магнитах уже вполне себе существует, хотя и не в том виде, в котором нам бы хотелось, ведь по прошествии некоторого времени магниты всё равно утрачивают свои магнитные свойства. Но, несмотря на законы физики, учёные мужи смогли-таки создать нечто надёжное, что работает за счёт энергии, вырабатываемой магнитными полями.

На сегодня существует несколько видов линейных двигателей, которые отличаются по своему строению и технологии, но работают на одних и тех же принципах. К ним относятся:

1. Работающие исключительно за счёт действия магнитных полей, без устройств управления и без потребления энергии извне;
2. Импульсного действия, которые уже имеют и устройства управления, и дополнительный источник питания;
3. Устройства, объединяющие в себе принципы работы обоих двигателей.

Устройство магнитного двигателя

Конечно, аппараты на постоянных магнитах не имеют ничего общего с привычным нам электродвигателем. Если во втором движение происходит за счёт электротока, то магнитный, как понятно, работает исключительно за счёт постоянной энергии магнитов. Состоит он из трёх основных частей:

• Сам двигатель;
• Статор с электромагнитом;
• Ротор с установленным постоянным магнитом.

На один вал с двигателем устанавливается электромеханический генератор. Статический электромагнит, выполненный в виде кольцевого магнитопровода с вырезанным сегментом или дугой, дополняет эту конструкцию. Сам электромагнит дополнительно оснащён катушкой индуктивности. К катушке подключён электронный коммутатор, за счёт чего подаётся реверсивный ток. Именно он и обеспечивает регулировку всех процессов.

Принцип работы

Так как модель вечного магнитного двигателя, работа которого основана на магнитных качествах материала, далеко не единственная в своем роде, то и принцип работы разных двигателей может отличаться. Хотя при этом используются, безусловно, свойства постоянных магнитов.

Из наиболее простых можно выделить антигравитационный агрегат Лоренца. Принцип его работы заключается в двух разнозаряженных дисках, подключаемых к источнику питания. Диски помещены наполовину в экран полусферической формы. Далее их начинают вращать. Магнитное поле легко выталкивается подобным сверхпроводником.

Простейший же асинхронный двигатель на магнитном поле придуман Теслой. В основе его работы лежит вращение магнитного поля, которое производит из него электрическую энергию. Одна металлическая пластина помещается в землю, другая — повыше неё. К одной стороне конденсатора подключают провод, пропущенный через пластину, а ко второй — проводник от основания пластины. Противоположный полюс конденсатора подключается к массе и выполняет роль резервуара для отрицательно заряжённых зарядов.

Единственным рабочим вечным двигателем считают роторное кольцо Лазарева. Он крайне прост по своему строению и реализуем в домашних условиях своими руками. Выглядит он как ёмкость, поделённая пористой перегородкой на две части. В саму перегородку строена трубка, а ёмкость заполняется жидкостью. Предпочтительнее использовать легколетучую жидкость наподобие бензина, но можно и простую воду.

С помощью перегородки жидкость попадает в нижнюю часть ёмкости и давлением выдавливается по трубке наверх. Само по себе устройство реализует лишь вечное движение. А вот для того, чтобы это стало уже вечным двигателем, необходимо под капающую из трубки жидкость установить колесо с лопастями, на которых будут располагаться магниты. В результате образовавшееся магнитное поле будет всё быстрее вращать колесо, в результате чего ускорится поток жидкости и магнитное поле станет постоянным.

А вот линейный двигатель Шкодина произвел действительно ощутимый рывок в прогрессе. Эта конструкция крайне проста технически, но одновременно имеет высокую мощность и производительность. Такой «движок» ещё называют «колесо в колесе». Уже сегодня оно используется в транспорте. Здесь имеют место две катушки, внутри которых находятся ещё две катушки. Таким образом, образуется двойная пара с разными магнитными полями. За счёт этого они отталкиваются в разные стороны. Подобное устройство можно купить уже сегодня. Они часто используются на велосипедах и инвалидных колясках.

Двигатель Перендева работает только лишь на магнитах. Здесь используются два круга, один из которых статичный, а второй динамичный. На них в равной последовательности расположены магниты. За счёт самоотталкивания внутреннее колесо может вращаться бесконечно.

Ещё одним из современных изобретений, нашедших применение, можно назвать колесо Минато. Это устройство на магнитном поле японского изобретателя Кохея Минато, который довольно широко используется в различных механизмах.

Основными из достоинств этого изобретения можно назвать экономичность и бесшумность. Он также и прост: на роторе располагаются под разными к оси углами магниты. Мощный импульс на статор создаёт так называемую точку «коллапса», а стабилизаторы уравновешивают вращение ротора. Магнитный двигатель японского изобретателя, схема которого крайне проста, работает без выработки тепла, что пророчит ему большое будущее не только в механике, но и в электронике.

Существуют и другие устройства на постоянных магнитах, как колесо Минато. Их достаточно много и каждый из них по-своему уникален и интересен. Однако своё развитие они лишь начинают и находятся в постоянной стадии разработки и совершенствования.

Линейный двигатель своими руками

Безусловно, столь увлекательная и загадочная сфера, как магнитные вечные двигатели, не может интересовать только учёных. Многие любители также вносят свою лепту в развитие этой отрасли. Но здесь вопрос скорее в том, можно ли сделать магнитный двигатель своими руками, не имея каких-то особых знаний.

Простейший экземпляр, который не раз был собран любителями, выглядит как три плотно соединённых между собой вала, один из которых (центральный) повёрнут прямо относительно двух других, располагаемых по бокам. К середине центрального вала прикрепляется диск из люцита (акрилового пластика) диаметром 4 дюйма. На два других вала устанавливают аналогичные диски, но в два раза меньше. Сюда же устанавливают магниты: 4 по бокам и 8 посередине. Чтобы система лучше ускорялась, можно в качестве основания использовать алюминиевый брусок.

Плюсы и минусы магнитных двигателей

Плюсы:

• Экономия и полная автономия;
• Возможность собрать двигатель из подручных средств;
• Прибор на неодимовых магнитах достаточно мощный, чтобы обеспечить энергией 10 кВт и выше жилой дом;
• Способен на любой стадии износа выдавать максимальную мощность.

Минусы:

• Негативное влияние магнитных полей на человека;
• Большинство экземпляров не могут пока что работать в нормальных условиях. Но это дело времени;
• Сложности в подключении даже готовых образцов;
• Современные магнитные импульсные моторы имеют довольно высокую цену.

Магнитные линейные двигатели сегодня стали реальностью и имеют все шансы заменить привычные нам моторы других видов. Но сегодня это ещё не совсем доработанный и идеальный продукт, способный конкурировать на рынке, но имеющий довольно высокие тенденции.

Анализ одного «вечного» двигателя | Статья в журнале «Молодой ученый»

Заглянув в Интернет, можно найти множество хитроумных «самодвижущихся» устройств, в которых трудно определить внешний источник энергии. Авторы устройств, стремятся создать вечный двигатель, несмотря на запрет, вытекающий из первого закона термодинамики. Есть ли практическая польза от «вечных двигателей»? Конечно, создать машину, которая производит работу без внешнего источника энергии невозможно. Тем не менее, изучать «вечные двигатели» полезно по двум причинам: во-первых, иногда в них реализуются оригинальные технические решения, которые полезно знать, во-вторых, возникают познавательные задачи, связанные с анализом работы этих устройств. Рассмотрение «вечных двигателей» в учебном процессе, безусловно, полезно, поскольку активизирует познавательную деятельность студентов и развивает их творческие способности.

В настоящей работе произведен теоретический анализ «вечного двигателя», изобретенного в 1927 году G. D. Hiscox, M. E. Norman, W. Henley (vk.com/video30605519_163650583?list=204728e0ba66398c01).

Цель исследования — определение источника энергии и рассчитать временной ресурс работы данного устройства.

Рассматриваемый двигатель состоит из колеса с закрепленной осью, стального шарика и магнита (рис. 1).

Рис. 1. Демонстрация работы двигателя

 

Колесо расположено в вертикальной плоскости на оси, которая закреплена на неподвижной опоре. Колесо может свободно вращается вокруг оси, возникающее при этом трение мало. Колесо сделано из диамагнетика, т. е. материала который не намагничивается. На внутренней поверхности колеса имеется паз, по которому может кататься стальной шарик. Полосовой магнит располагается в плоскости паза колеса как показано на фотографии (рис. 1). Шарик притягивается к магниту и колесо начинает вращаться вокруг оси. Шарик при этом тоже вращается вокруг оси, проходящей через его центр, оставаясь на неизменном расстоянии от магнита. Теоретически анализируя работу данного двигателя, прежде всего, необходимо выяснить какие силы и моменты действуют на шарик и колесо. Рассмотрим силы, действующие на шарик. Это, кончено, сила тяжести, а также магнитная сила, действующая со стороны магнита (рис.2).

Рис.2 Силовой анализ механизма

 

Поскольку шарик вращается, то результирующая магнитная сила приложена не к центру, а несколько выше его. Можно перенести эту силу и приложить к центру шарика, но при этом необходимо добавить вращающий момент М_вр (рис. 2). Сложив силу тяжести и магнитную силу, получим силу , линия действия которой проходит через центр колеса. Эта сила образует угол с вертикалью . Сила  проходит через центр шарика, следовательно, она не может вызвать его вращение. Под действием момента М_вр шарик приходит во вращательное движение и, создается сила сцепления с колесом . Кроме этого на шарик действует нормальная реакция . В следствие деформаций шарика и поверхности, по которой он катиться, линия действия силы  отстоит от центра шарика на некотором расстоянии  (коэффициент трения качения). Силы  образуют пару сил с плечом , то есть создаётся момент трения качения:

.                                                                                                              (1)

Так как вращение шарика происходит с постоянной угловой скоростью, то можно записать:

.                                                                                                            (2)

Следовательно,  определяется по формуле:

.                                                                                                                 (3)

Нормальную реакцию поверхности, действующую на шарик , можно выразить через известную силу тяжести:

.                                                                                                                    (4)

Подставляя (4) в (3), получим формулу для вычисления, вращающего момента:

.                                                                                                                (5)

Далее рассмотрим моменты сил, действующие на колесо. Колесо вращается за счет момента, который создает сила сцепления, возникающая между колесом и шариком. За счет трения в осевом подвесе возникает момент . Поскольку колесо вращается с постоянной угловой скоростью, то эти моменты уравновешивают друг друга (рис. 3):

,                                                                                                           (6)

где R — радиус колеса.

Запишем уравнение сил в проекции на ось х:

,                                                                             (7)

и определим силу сцепления шарика с колесом:

.                                                                                        (8)

С учетом (8) выражение (6) примет вид:

.                                                                        (9)

Колесо и шарик вращаются с постоянными угловыми скоростями, следовательно, имеет место энергетический баланс:

,                                                                                                        (10)

где  — угол поворота колеса,  — угол поворота шарика. Подставляя в (10) выражения (5) и (9), и учитывая передаточное отношение между колесом и шариком: , получим формулу для силы сцепления:

.                                                                                                            (11)

Соответственно момент трения в оси колеса равен:

.                                                                                                      (12)

Используем данные: радиус колеса , радиус шарика: r=1,5см=0,015м, угол отклонения шарика от вертикали: , коэффициент трения качения для металлических сплавов . Подставляя, эти данные в исходную формулу для момента трения в оси колеса, получим окончательный результат:

.

Момент сил трения в оси колеса является внешним для системы «колесо-шарик». Он совершает отрицательную работу. Для постоянного движения системы необходимо поступление энергии извне. Где источник энергии? Выдвинем гипотезу: происходит преобразование энергии магнита в механическую энергию движения системы «шарик-колесо». Кинетическая энергия постепенно преобразуется в тепловую за счет диссипативных процессов.

Кроме диссипации энергии за счет трения в оси колеса, укажем еще один диссипативный процесс. Действительно, стальной шарик во внешнем магнитном поле намагничивается. При этом вектор намагниченности сохраняет в пространстве постоянное направление. Но шарик вращается, следовательно, происходит постоянное изменение вектора намагниченности в шарике, то есть шарик перемагничевается. Это происходит за счет энергии, поступающей от магнита, который постепенно размагничивается. За счет постоянного перемагничевания шарика, часть магнитной энергии преобразуется в тепло. То есть происходит диссипация энергии. Однако оценить эти потери сложно. Предположим, в дальнейших расчётах, что они малы по сравнению с работой сил трения на оси колеса.

Оценим энергию магнита. Для этого требуется иметь некоторые данные о самом магните. Примем плотность магнитной энергии: , габариты магнита: , объем магнита: , магнитная энергия: .

Для определения временного ресурса установки приравняем энергию магнита к работе момента трения:

,                                                                               (13)

где -суммарный угол поворота колеса до остановки. Угловую скорость вращения колеса можно определить по формуле:

,

где — частота вращения колеса. Из уравнения (13) выразим искомую величину времени до остановки движения системы:

                                                                                                            (14)

 

Подставляя, все известные данные в полученную формулу получаем время в численном виде:

.

Поскольку, в этих расчётах учтены не все диссипативные процессы, округлим полученный результат в меньшую сторону:

.

Проделав основной расчёт, мы определили приблизительное время в течение которого, механизм будет работать. Другими словами, время, в течение которого будет вращаться колесо.

Из полученного результата можно заключить, что двигатель, конечно, не является вечным, несмотря на то, что работает относительно долго. Можно с уверенностью сказать, что выдвинутая гипотеза привела к адекватному результату. В конечном итоге, магнит размагнитится и уже не сможет удерживать шарик. Шарик займет самое нижнее положение на колесе и работа двигателя прекратится.

Опираясь на первый закон термодинамики, который выражает универсальный закон сохранения энергии и исключает возможность создания вечного двигателя первого рода, можно заключить, что для работы любого двигателя, необходим какой-либо, внешний источник, который обеспечит механизм необходимым количеством энергии.

 

Литература:

 

1.                  Каганов М. И., Цукерник В. М. Природа магнетизма. — М. 2008. — 194 с.

2.                  Маркеев А. П. Теоретическая механика: Учебник для университетов. 3-е изд. — М. — Ижевск: РХД, 2007. — 592 с.

Магнитное колесо

 

(72) Авторы изобретсиия

M. С. Клавдиев и А. И. Лунин

Научно-производственное объединение Энергия (71) Заявитель (54) МАГНИТНОЕ КОЛЕСО

Изобретение относится к колесам транспортных средств, предназначенным в частности для увеличения силы сцепления с опорной поверхностью.

Известно магнитное колесо, содержащее шайбообраэный магнит, заключенный межS ду двух полюсных наконечников, находя шихся в контакте с опорной поверхтью (11.

Недостатком этого колеса является

1О большое магнитное сопротивление в зоне контакта с опорной поверхностью, а следовательно, и малая сила сцепления.

Наиболее близким по технической суш1$ ности к предлагаемому является магнитное колесо для перемещения по произвольно ориентированной в пространстве поверхности конструкций из ферромагнитного материала, содержащее аксиально намагниченные полюса, находящиеся в контакте с поверхностью перемещения, и расположенные между полюсами шайбообразные аксиально намагниченные магниты (2

Недостаток этого колеса — увеличение магнитной цепи, что не позволяет получить существенного увеличения силы сцепгения колеса при ограниченных габаритах.

Целью изобретения является увеличение силы сцепления колеса с поверхностью перемещения.

Эта цель достигается тем, что смеж- ные магниты установлены одноименными полюсами навстречу и разделены между собой магнитопроводами.

На чертеже изображено предложенное колесо, разрез.

Колесо содержит ось l, крестовину 2, магнитопроводы 3,4 и,вклеенный междуна ними магнит 5, крестовину 6 с выступами 7 и 8, западающими в радиальные канавки смежных магнитопроводов 4 и

9 для передачи крутящего момента, магнит 10, вклеенный между магнитопроводами 9 и ll, крестовину 12, передающую крутящий момент от магнитопровода

11 на магнитопровод 1З, магнит 14, магнитопровод 15, ограничительную втул9 4

Величина взаимных радиальных смешений магнитопроводов определяется профилем пути и обеспечивается упругостью цилиндра 18, одновременно обеспечивается и мягкость хода.

Предлагаемое изобретение.за счет увеличения силы сцепления позволяет повысить грузоподъемность тележек с такими колесами, уменьшить их габариты, в связи с чем возникает возможность использовать их в труднодоступных местах.

Магнитное колесо для перемещения по произвольно ориентированной в пространстве поверхности конструкций из ферромагнитного материала, содержащее аксиально намагниченные полюса, находяшиеся в контакте с поверхностью перемешения, и расположенные между полюсами шайбообразные аксиально намагниченные магниты, отличающееся тем, что с целью увеличения силы сцепления с поверхностью перемещения, смежные магниты установлены одноименными полюсами навстречу и разделены между собой магйитопроводами.

Источники информации, принятые во внимание: при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

34 656900, кл. В 60 В 15/26, 1976.

2. Патент США N 3960393, кл. 195— 34, 1977 (прототип).

3 9067 2 ку 16, штифт 17 и упругий цилиндр 18 из микропористой резины для обеспечения радиального смещения ведомых мвгнитопроводов 9, 11, 13 и 15. Пунктиром со стрелками показана магнитная цепь, замыкающаяся через стальную конструкцию 19.

Колесо работает следующим обовзом.

Магнитный поток сцепления проходит через тело каждого из магнитов 5, 10 10 и 14 через прилежащие к ним магнитопроводы 3 и 4, 9 и 10, 13 и 15, соответственно, а в зоне контакта магнитопроводов с поверхностью перемещения он замыкается в ферромагнитном материал е 15 конструкции 19. При этом магнитный по;о ток претерпевает поворот на 90 и пондеромоторная сила. прижимает магнитопроводы к опорной поверхности.

В связи с тем, что чолюсв магнитов

20 и трех соседствующих магнитных системах расположены встречно, не возникает су. щественного силового взаимодействия между ними а это позволяет им переме25 шаться на оси 1 в радиальном направлении в соответствии с профилем поверхности конструкции 19, что в свою очередь позволяет равномерно распределить нагрузки на колеса.

Крутящий момент от оси 1, обеспечи- З0 ваюший перекатывание и фиксацию колес на поверхности конструкции 19, передается с помощью крестовин 2, 6 и 12, имеющих для этой цели выступы 7 и 8

35 западающие и радиальные канавки смежных магнитопроводов. формула изобретения

11 IJ 1Ф 15

ВИИИПИ Заказ 478/17

Тираж 715 Попписное

Филиал ПЛП «Патент». г. Ужгороп, ул. Проектная, 4

  

Магнитное колесо — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Магнитное колесо

Cтраница 1

Магнитное колесо представляет собой сварную конструкцию, состоящую из стальной втулки, насаживаемой на вал, обода, к которому прикрепляются полюсы, и диска, соединяющего втулку и обод.  [2]

Магнитные колеса или остовы роторов выполняют из стального листового проката, их посадка осуществляется на вал двигателей с гарантированным натягом без шпонок.  [4]

Магнитное колесо представляет собой сварную конструкцию, состоящую из стальной втулки, насаживаемой на вал, обода, к которому прикрепляются полюсы, и диска, соединяющего втулку и обод.  [6]

Магнитное колесо представляет собой сварную конструкцию, состоящую из стальной втулки, насаживаемой на вал.  [8]

Магнитные колеса ротора выполнены из стали.  [10]

Магнитные колеса ротора — разъемные, из листовой стали. Крутящий момент пере дается через тангенциальные шпонки.  [11]

Во всех случаях магнитное колесо возвращается в положение, соответствующее нагрузке, благодаря синхронизирующему моменту или синхронизирующей силе. Ввиду вышеуказанной причины при параллельной работе нескольких синхронных машин между собой или с сетью возникают синхронизирующие моменты, поддерживающие машины в синхронизме.  [12]

Размеры остова и обода магнитного колеса / у в большинстве случаев определяются конструктивными соображениями и требованиями механической прочности и получаются больше, чем это необходимо для проведения магнитного потока.  [13]

Для перемещения используются два электропривода на магнитных колесах. Регистрация порошковых осаждений производится миниатюрной телекамерой.  [14]

Для обеспечения циркуляции охлаждающего воздуха внутри двигателя на магнитное колесо крепят напорные вентиляционные элементы.  [15]

Страницы:      1    2    3

Колесо на магнитной подушке

Изобретение относится к области физики магнетизма и может быть использовано в качестве колеса на магнитной подушке, вместо подшипника качения колеса, применительно к работе подвижного устройства на колесном ходу в вакууме, где использование смазки подшипников нецелесообразно или невозможно. Колесо содержит круглый обод с укрепленным на его внешней поверхности эластичным протектором и неподвижную ось, относительно которой вращается круглый обод с эластичным протектором. В колесо введен дополнительный круглый обод, расположенный соосно внутри круглого обода с эластичным протектором и жестко механически связанный с неподвижной осью элементами крепления — траверсами или спицами. Оба круглых обода выполнены из магнитотвердого и намагниченного ферромагнетика. Магнитные полюсы этих круглых ободов, обращенные друг к другу, являются одноименными, а внутренняя вогнутая поверхность круглого обода с эластичным протектором и внешняя выпуклая поверхность дополнительного круглого обода выполнены вращением относительно неподвижной оси с соответствующими радиусами указанных ободов кривых линий — параболы, дуги окружности или их сочетаний. Ширина круглого обода с эластичным протектором выбрана больше ширины дополнительного круглого обода. Технический результат — обеспечение устойчивого магнитного подвеса колеса по всем трем координатам в пространстве с одновременным его подпружиниванием. 3 ил.

 

Изобретение относится к области физики магнетизма и может быть использовано в качестве колеса на магнитной подушке, вместо подшипника качения колеса, применительно к работе подвижного устройства на колесном ходу в вакууме, где использование смазки подшипников нецелесообразно или невозможно.

Известно использование электростатической и магнитной подушки во вращающихся системах, например в гироскопах [1-6]. Так, в случае электростатического подвеса ротора гироскопа в форме шара поверхность шара выполняется из диэлектрика, и поддерживающее электрическое поле индуцирует на нем электрические заряды противоположного знака, в результате чего всегда возникает притягивающая сила. Для подвешивания тел это свойство непосредственно использовать нельзя, так как, согласно теореме Ирншоу, статическое равновесие тел, притягивающихся друг к другу по закону обратных квадратов, всегда неустойчиво. Для создания устойчивого подвеса используют регулируемое поле. То же самое имеет место и для магнитных подвесов, когда ротор выполняется из ферромагнетика. Если же ротор изготавливать из диамагнитного материала, то подвес может быть устойчивым и без дополнительного регулирования магнитного поля (пассивный подвес). Эта схема подвеса нашла применение в так называемом криогенном гироскопе, в котором в условиях сверхнизких температур материал шара — ниобий — переходит в сверхпроводящее состояние, при этом он становится идеальным диамагнетиком. Внутрь такого материала магнитное поле не проникает. Само поле создается токами, циркулирующими в сверхпроводнике без потерь.

Согласно теореме Ирншоу отталкивающиеся магнитные системы обратно пропорционально квадрату расстояния между ними также являются неустойчивыми, как и притягивающиеся. Однако в случае регулирования магнитных отталкивающихся полей такие системы становятся устойчивыми. Например, известен так называемый «гроб господний» — некое тело, свободно висящее в воздушном пространстве, внутри которого установлен магнит, а на поверхности земли установлена группа магнитов, например, по окружности, центр которой совпадает с вертикалью, на которой находится магнит «гроба господня», причем магнитные полюсы этих взаимно отталкивающихся магнитов, обращенные друг к другу, являются одноименными. Устойчивое равновесие обеспечивается благодаря тому, что на заданной высоте подвеса «гроба господня» отталкивающее магнитное поле минимально и достаточно для удержания «гроба господня» на заданной высоте, а во всех направлениях от этой вертикали магнитное отталкивающее поле растет, то есть создает возвращающую силу, направленную к данной вертикали. Это известное устройство можно использовать в качестве прототипа заявляемому техническому решению, использующему свойство отталкивания между обращенными друг к другу одноименными магнитными полюсами двух магнитов.

Недостатком известного устройства («гроба господня») статического удержания одного тела относительно другого в заданной области пространства является неспособность удерживаемого тела с помощью магнитной подушки к вращению относительно поверхности расположения другого тела, при котором возможно движение удерживаемого тела в произвольном направлении на этой поверхности.

Указанный недостаток устранен в заявляемом техническом решении.

Целью изобретения является обеспечение устойчивого магнитного подвеса колеса по всем трем координатам в пространстве с одновременным его подпружиниванием.

Указанная цель достигается в колесе на магнитной подушке, содержащем круглый обод с укрепленным на его внешней поверхности эластичным протектором и неподвижную ось, относительно которой вращается круглый обод с эластичным протектором, отличающемся тем, что в него введен дополнительный круглый обод, расположенный соосно внутри круглого обода с эластичным протектором и жестко механически связанный с неподвижной осью элементами крепления — траверсами или спицами, причем оба круглых обода выполнены из магнитотвердого и намагниченного ферромагнетика, магнитные полюсы этих круглых ободов, обращенные друг к другу, являются одноименными, а внутренняя вогнутая поверхность круглого обода с эластичным протектором и внешняя выпуклая поверхность дополнительного круглого обода выполнены вращением относительно неподвижной оси с соответствующими радиусами указанных ободов кривых линий — параболы, дуги окружности или их сочетаний, при этом ширина круглого обода с эластичным протектором выбрана больше ширины дополнительного круглого обода.

Достижение указанной цели изобретения объясняется устойчивостью дополнительного круглого обода по всем трем декартовым координатам относительно круглого обода с элластичным протектором за счет выбранных форм поверхностей одноименных магнитных полюсов вложенных центрально симметрично друг в друга намагниченных ободов.

Заявляемое устройство понятно из представляемых рисунков.

На фиг.1 дан разрез сборки колеса на магнитной подушке, содержащего следующие элементы:

1 — дополнительный круглый обод — намагниченный первый ферромагнитный тороид,

2 — неподвижная ось,

3 — элементы крепления дополнительного круглого обода 1 с неподвижной осью 2,

4 — круглый обод (внешний по отношению к ободу 1) — намагниченный второй ферромагнитный тороид,

5 — эластичный протектор (необязательный элемент устройства).

На фиг.2 дан вид сбоку и сверху на невращающиеся элементы устройства — дополнительный круглый обод с траверсами и осью.

На фиг.3 представлена схема намагничивания дополнительного круглого обода 1 — первого ферромагнитного тороида, выполненного из магнитотвердого ферромагнетика (например, феррита SmCo₃, которая содержит следующие элементы:

6 — круглый сердечник из магнитомягкого ферроматериала (например, железа) с резьбовым соединением на одном его конце и цилиндрическим полюсом — на другом, соосно которому с малым зазором устанавливается намагничиваемый ферромагнитный тороид 1 из магнитотвердого ферроматериала,

7 — полый цилиндрический магнитопровод из магнитомягкого материала с днищем, в которое заворачивается круглый сердечник 6 при сборке, с образованным в нем полюсом, повторяющим форму внешней поверхности намагничиваемого ферромагнитного тороида 1 с малым зазором относительно последней,

8 — стопорное кольцо для удержания ферромагнитного тороида в магнитном зазоре в требуемом положении, закрепленное в канавке цилиндрического полюса круглого сердечника 6,

9 — катушка намагничивающего соленоида, связанная с круглым сердечником 6, которая связана с источником подмагничивающего тока, создающего в зазоре электромагнита насыщающее постоянное магнитное поле для установленного в зазор ферромагнитного тороида.

При пропускании в катушке соленоида 9 постоянного тока подмагничивания создается намагничивающее магнитное поле между полюсами электромагнита с магнитными полюсами, указанными на фиг.3, под действием магнитного потока, указанного фигурной стрелкой на круглом сердечнике 6. При этом на внутренней цилиндрической поверхности ферромагнитного тороида 1 образуется один магнитный полюс, а на внешней профильной — другой.

Аналогичным образом намагничивают второй ферромагнитный тороид круглого обода 4. Однако при этом форма поверхности круглого сердечника 6 выполняется согласованной с внутренней поверхностью круглого обода 4, а полюс магнитопровода 7 имеет цилиндрическую форму. При этом между магнитными полюсами электромагнита и вторым ферромагнитным тороидом имеются малые зазоры. Намагничивающий ток в катушке 9 меняют по направлению на противоположное.

Рассмотрим работу заявляемого устройства.

Если бы магнитные полюса круглого обода 4 и дополнительного круглого обода 1 были бы цилиндрическими, то дополнительный круглый обод 1, неподвижно закрепленный траверсами крепления 3 к неподвижной оси 2, и круглый обод 4 с эластичным протектором 5 самоцентрировались бы относительно неподвижной оси 2 в плоскости XY, совпадающей с плоскостью, ортогональной неподвижной оси 2. Всякое отклонение круглого обода 4 от неподвижной оси 2 вызывает возвращающую силу, направленную к неподвижной оси. Если к круглому ободу 4 приложить извне силу, вектор которой лежит в плоскости XY и направлен к неподвижной оси 2, то симметрия расположения этого круглого обода 4 относительно неподвижной оси 2 нарушается, что вызывает равную и противоположно направленную силу магнитного отталкивания. Наибольшая величина внешней силы, которая может быть приложена извне к круглому ободу 4, ограничивается наибольшей возможной силой магнитного отталкивания при минимально допустимом зазоре между ободами 1 и 4 с учетом форм указанных выше их поверхностей. Эта сила определяет наибольшую нагрузку на заявляемое колесо на магнитной подушке. Эта сила определяется намагниченностью используемых в устройстве ферромагнитных тороидов. Одним из лучших магнитотвердых ферроматериалов является феррит SmCo₃, обладающий наибольшим произведением магнитной индукции на напряженность магнитного поля (ВН)_МАХ, достигающим величины 320 Тл·кА/м (40 млн. Гс·Э).

Однако при одноименных цилиндрических магнитных полюсах ободов 1 и 4, обращенных друг к другу, магнитная система не обладает устойчивостью вдоль оси Z, то есть относительно расположения неподвижной оси 2. Иначе говоря, при этом круглый обод 4 с элластичным протектором 5 стремится выйти в том или ином направлении относительно неподвижной оси 2 из магнитной связи с дополнительным круглым ободом 1.

Для обеспечения устойчивости магнитной системы относительно оси Z в заявляемом устройстве внутренняя вогнутая поверхность второго ферромагнитного тороида круглого обода 4 и внешняя выпуклая поверхность первого ферромагнитного тороида дополнительного круглого обода 1 представляются телами вращения (вокруг неподвижной оси 2) некоторого отрезка параболы, окружности или их сочетаний, симметричных относительно диаметра ободов 1 и 4. При этом любое смещение круглого обода 4 вдоль оси Z расстояние между краевыми частями ободов 1 и 4 сокращается, что вызывает возвращающую силу, проекция которой на ось Z направлена против направления указанного смещения от положения равновесия, что приводит к возвращению дополнительного круглого обода 4 с эластичным протектором 5 в положение устойчивого равновесия. Если вдоль оси Z на круглый обод 4 действует внешняя сила (например, во время поворота движущегося колеса, как при повороте автомобиля на дороге), возникает смещение круглого обода вдоль неподвижной оси 2. Максимально возможная сила, прикладываемая к круглому ободу 4, также определяется намагниченностью ферроматериалов первого и второго ферромагнитных тороидов в составе ободов 1 и 4, а также оптимальным выбором профилей поверхностей их связанных одноименных магнитных полюсов и соотношения ширины этих полюсов. Возможны различные варианты профилей. Например, возвращающие силы вдоль оси Z возникают и в том случае, если эти поверхности одинаковые и являются телами вращения отрезков двух разных по диаметру окружностей или двух разных парабол. Может быть использовано сочетание разных профилей — тел вращения отрезков окружностей или парабол. Во всех этих случаях общим для них является увеличение проекций сил отталкивания в направлении к положению равновесия по оси Z при любых предельно допустимых смещениях круглого обода 4 относительно дополнительного круглого обода 1 вдоль неподвижной оси 2.

Необходимо отметить, что использование той или иной формы профилей одноименных магнитных полюсов ферромагнитных тороидов приводит к перераспределению возвращающих сил в плоскости XY и вдоль оси Z, что определяет перераспределение осевой нагрузки на колесо и центростремительной силы при осуществлении поворотов колесом движущегося объекта, снабженного такими колесами. Поэтому конкретный выбор формы профилей зависит от характера использования колеса в составе движущегося объекта, например лунохода. Это обстоятельство предопределило неявное выражение в формуле изобретения конкретного задания профилей поверхностей взаимно отталкивающихся магнитных полюсов первого и второго намагниченных ферромагнитных тороидов, и это обстоятельство не может рассматриваться как неопределенность выполнения заявляемого устройства.

Заявляемое устройство может быть использовано в составе движущегося объекта. Для увеличения грузоподъемности объекта можно использовать несколько расположенных на одной оси колес. Применение таких колес не требует использования подшипников качения, смазка которых исключается при условии функционирования движущихся объектов в вакуумном пространстве, например при работе их на лунной поверхности. Одновременно следует отметить, что применение таких колес не связано с необходимостью использования амортизаторов подвижного устройства, двигающегося по неровной поверхности, поскольку сами такие колеса выполняют роль пружинных подвесок, смягчают тряску при езде по пересеченной местности. Это также создает дополнительно положительный эффект от использования заявляемого технического решения.

Предложение может быть использовано в космической навигации. Кроме того, оно может использоваться в качестве элемента измерительного прибора — акселерометра при действии вектора внешней силы в произвольном направлении путем измерения смещений положения концов свободной оси 2 дополнительного круглого обода 1 при действии внешней силы на круглый обод 4, закрепленный на движущимся произвольно в пространстве объекте. При этом концы свободной оси 2 известной длины могут быть оптически связаны с датчиками перемещений этих концов по всем трем координатам, что расчетным путем (с помощью спецпроцессора) позволяет найти величину и положение вектора внешней силы. Произвольное изменение положения круглого обода 4 в пространстве при действии гравитационного поля в этом случае будет при неподвижном объекте или равномерно и прямолинейно движущемся (то есть находящемся в состоянии относительного покоя) приводить к смещениям концов свободной оси 2, то есть можно будет вслепую определить направление к центру гравитирующего тела (например, Земли), то есть использовать такой прибор как некий компас, не магнитный, а гравитационный, что также полезно как дополнительное средство инерциальной навигации.

Литература

1. Булгаков Б.В. Прикладная теория гироскопов. 3 изд., М., 1976.

2. Николаи Е.Л. Гироскоп в кардановом подвесе. 2 изд., М., 1964.

3. Малеев П.П. Новые типы гироскопов. Л., 1971.

4. Магнус К. Гироскоп. Теория и применение, пер. с нем. М., 1974.

5. Ишлинский А.Ю. Ориентация, Гироскопы и инерциальная навигация. М., 1976.

6. Климов Д.М., Харламов С.А. Динамика гироскопа в кардановом подвесе. М., 1978.

Колесо на магнитной подушке, содержащее круглый обод с укрепленным на его внешней поверхности эластичным протектором и неподвижную ось, относительно которой вращается круглый обод с эластичным протектором, отличающееся тем, что в него введен дополнительный круглый обод, расположенный соосно внутри круглого обода с эластичным протектором и жестко механически связанный с неподвижной осью элементами крепления — траверсами или спицами, причем оба круглых обода выполнены из магнитотвердого и намагниченного ферромагнетика, магнитные полюсы этих круглых ободов, обращенные друг к другу, являются одноименными, а внутренняя вогнутая поверхность круглого обода с эластичным протектором и внешняя выпуклая поверхность дополнительного круглого обода выполнены вращением относительно неподвижной оси с соответствующими радиусами указанных ободов кривых линий — параболы, дуги окружности или их сочетаний, при этом ширина круглого обода с эластичным протектором выбрана больше ширины дополнительного круглого обода.