ВЕЧНЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ -ГЕНЕРАТОР
С ЭЛЕКТРОМАГНИТОМ НА СТАТОРЕ И МАГНИТОМ НА РОТОРЕ

Дудышев Валерий Дмитриевич
Россия, Самара, Самарский технический университет

Настоящая статья посвящена разработке и описанию принципа работы оригинальной конструкции и электрической схемы простого вечного электромагнитного двигателя –генератора нового типа с электромагнитом на статоре и всего с одним постоянным магнитом(ПМ) на роторе, с полярным вращением этого ПМ в рабочем зазоре этого электромагнита.

ВВЕДЕНИЕ

Проблема создания вечных двигателей многие столетия будоражит умы многих изобретателей и ученых всего мира. 
Интерес к этой теме мирового сообщества по- прежнему огромный и все возрастающий в связи со скорым исчерпанием органического не возобновляемого топлива и особенно в связи с наступлением глобального энергетического и экологического кризиса цивилизации.

При построении общества будущего, безусловно, важно заниматься разработкой новых источников энергии, способных обеспечить наши потребности. А сегодня для России и многих иных стран это просто жизненно необходимо. В будущем восстановлении страны и грядущем энергетическом кризисе новые источники энергии, основанные на прорывных технологиях, будут совершенно необходимы.

Взоры многих талантливых изобретателей, инженеров и ученых давно прикованы к постоянным магнитам(ПМ) и к их таинственной и удивительной энергетике. Причем этот интерес к ПМ даже усиливается в последние годы, в связи с значительным прогрессом в создании сильных ПМ, а отчасти, в связи с простотой предлагаемых конструкций магнитных двигателей (МД).

Сколько энергии спрятано в постоянном магните и откуда она там?

Очевидно, что современные компактные и мощные ПМ таят в себе значительную скрытую энергию магнитного поля. И цель изобретателей и разработчиков таких магнитных двигателей и генераторов состоит в выделении и преобразовании этой скрытой энергии ПМ в иные виды энергии, например, в механическую энергию непрерывного вращение магнитного ротора или в электроэнергию.Уголь при сгорании выделяет 33 Дж на грамм, нефть, которая через 10-15 лет у нас начнет подходить к концу, выделяет 44 Дж на грамм, грамм урана дает 43 миллиарда Дж энергии. В постоянном магните теоретически содержится 17 миллиардов Дж энергии. Конечно, как и у обычных источников энергии, КПД магнита не будет стопроцентным, к тому же у ферритового магнита срок жизни около 70 лет, при условии, что на него не действуют сильные физические, температурные и магнитные нагрузки, впрочем, при таком количестве заключенной в нем энергии, это не так уж и важно. К тому же, есть еще уже серийные промышленные магниты из редких металлов, которые в десять раз сильнее ферритовых и соответственно эффективнее. Потерявший силу магнит можно просто "перезарядить" сильным магнитным полем. Однако вопрос «откуда в ПМ столько энергии»- остается в науке пока открытым Многие ученые считают что энергия в ПМ непрерывно поступает извне от эфира (физического вакуума). А иные исследователи утверждают, что она просто возникает в нем из-за намагниченного материала ПМ. Пока ясности тут нет.

КРАТКИЙ ОБЗОР ИЗВЕСТНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ И ГЕНЕРАТОРОВ

В мире есть уже много патентов и инженерных решений различных конструкций магнитных двигателей – но практически пока нет в показе таких действующих МД в режиме «вечных двигателей». И до сих пор «вечные» магнитные двигатели(МД) так не созданы и не освоены в серии и не внедряются в реалии и тем более их нет пока в открытой продаже. К сожалению, известная информация в Интернете о серийных магнитных мотор- генераторах фирм «Перендев» (Германия) и «Акойл-энергия» пока в реалии не подтверждаются .Возможных причин медленного прогресса в МД много - но по-видимому главные причины две -или по причине засекречивания этих разработок они не доводятся до серийного производства или по причине низких энергетических показателей опытно- промышленных образцов МД. Следует отметить, что некоторые проблемы создания чисто магнитных двигателей с механическими компенсаторами и магнитными экранами , например, МД шторочного типа, наукой и техникой пока так полностью и не решены.

Классификация и краткий анализ некоторых известных МД.

1. Магнито – механические магнитные моторы Дудышева /1-3/. При их конструктивной доводке вполне могут работать в режиме «вечных двигателей».

2. Двигатель МД Калинина – неработоспособный возвратно- поступательный МД с вращающимся магнитным экраном - МД -по причине не доведенного до правильного конструктивного решения пружинного компенсатора.

3. Электромагнитный мотор «Перендев» – классический электромагнитный двигатель с ПМ на роторе и компенсатором , неработоспособный без процесса коммутации в зонах прохождения мертвых точек удержания ротора с ПМ. В нем возможны два вида коммутации (позволяющей проходить "точку удержания" ПМ ротора - механическая и электромагнитная. Первая автоматически сводит задачу к закольцованному варианту SMOT'a (и ограничивает скорость вращения, а значит и мощность), о второй ниже. В режиме «вечного двигателя» работать не может.

4. Двигатель магнитный Минато - классический пример электромагнитного двигателя с ПМ ротора и электромагнитным компенсатором , обеспечивающим проход магнитного ротора "точки удержания" (по Минато "точка коллапса"). В принципе это просто рабочий электромагнитный мотор с повышенным кпд.Максимальный достижимый КПД - ориентировочно 100% Неработоспособен в режиме вечного МД.

5. Мотор Джонсона- аналог электромагнитного мотора «Перендев» с компенсатором, но с еще более низкой энергетикой.

6. Магнитный мотор – генератор Шкондина –электромагнитный мотор с ПМ, работающий на силах магнитного отталкивания ПМ(без компенсатора). Конструктивно сложен, имеет коллекторно- щеточный узел, его к.п.д. порядка 70-80%. Неработоспособен в режиме вечного МД.

7. Магнитый Мотор –генератор Адамса –это по сути наиболее совершенный из всех известных -электромагнитный мотор –генератор . работающий как и мотор-колесо Шкондина только на силах магнитного отталкивания ПМ от торцов электромагнитов. Но этот мотор генератор на ПМ конструктивно намного проще. В принципе, его КПД может только приближаться к 100%, но только обязательно при условии коммутации обмотки электромагнита коротким высокоинтенсивным импульсом с заряженного конденсатора. Неработоспособен в режиме вечного МД.

8. Обратимый магнитный двигатель с внешним магнитным ротором и центральным статорным электромагнитом (Соленоидальный магнитный мотор Дудышева). Кпд не более 100% из -за разомкнутости магнитопровода /4/ Известны и другие МД, но они примерно таких же принципов действия . Но тем не менее, развитие теории и практики магнитных двигателей в мире все же постепенно идет. И особенно ощутимый реальный прогресс по МД наметился именно по малозатратным совмещенным магнито-электромагнитным двигателям с применением в них высокоэффективных постоянных магнитов. Эти ближайшие аналоги –столь важных для мирового сообщества -вечных магнитных двигателей –называются -электромагнитные двигатели –генераторы (ЭМДГ) с электромагнитами и постоянными магнитами на статоре или роторе. Причем они уже реально существуют непрерывно совершенствуются и даже некоторые из них уже серийно выпускаются . Достаточно много появилось сообщений в Интернете и статей о их конструкциях с фото и их экспериментальных исследованиях. Например, известны эффективные, уже испытанные в металле - относительно малозатратные электромагнитные моторы –генераторы Адамса./1/. Причем некоторые простейшие конструкции совмещенных ЭМДГ даже уже дошли до серийного выпуска и массового внедрения. Это, например, серийные электромагнитные мотор-колеса Шкондина, применяемые на электровелосипедах /2/.

Известны и другие МД, но они примерно таких же принципов действия. Но тем не менее, развитие теории и практики магнитных двигателей в мире все же постепенно идет. И особенно ощутимый реальный прогресс по МД наметился именно по малозатратным совмещенным магнито-электромагнитным двигателям с применением в них высокоэффективных постоянных магнитов. Эти ближайшие аналоги –столь важных для мирового сообщества -вечных магнитных двигателей –называются -электромагнитные двигатели –генераторы (ЭМДГ) с электромагнитами и постоянными магнитами на статоре или роторе. Причем они уже реально существуют непрерывно совершенствуются и даже некоторые из них уже серийно выпускаются. Достаточно много появилось сообщений в Интернете и статей о их конструкциях с фото и их экспериментальных исследованиях. Например, известны эффективные, уже испытанные в металле - относительно малозатратные электромагнитные моторы –генераторы Адамса./1/. Причем некоторые простейшие конструкции совмещенных ЭМДГ даже уже дошли до серийного выпуска и массового внедрения. Это, например, серийные электромагнитные мотор-колеса Шкондина, применяемые на электровелосипедах./2/.

Однако конструкции и энергетика всех известных ЭМИГ пока еще достаточно неэффективные, что не позволяет им работать в режиме « вечного двигателя», т.е. без внешнего источника электроэнергии.

Тем не менее, пути конструктивного и радикального энергетического совершенствования известных ЭМДГ есть. И именно такие более энергетически совершенные их варианты, которые могут справиться с этой непростой задачей –полностью автономной работы в режиме магнитного мотор- генератора вообще без потребления электроэнергии от внешнего источника и рассматриваются в настоящей статье.

Настоящая статья посвящена разработке и описанию принципа работы оригинальной конструкции простого полярного электромагнитного двигателя –генератора нового типа с дуговым электромагнитом на статоре и всего с одним постоянным магнитом(ПМ) на роторе, с полярным вращением этого ПМ в зазоре электромагнита, которая вполне работоспособна и в режиме «вечного двигателя-генератора».

Ранее и частично данная конструкция такого необычного полярного МД в ином обратимом варианте уже апробирована на действующих макетах и показала работоспособность и достаточно высокие энергетические показатели.

Описание конструкции и электрической схемы модернизированного ЭМДГ (рис.1)

Упрощенная конструкция электромагнитного двигателя- генератора (ЭМДГ) такого типа и его электрическая часть приведены на рис. 1. Она состоит из трех основных узлов –из непосредственно МД с электромагнитом на статоре и ПМ на роторе и электромеханического генератора на одном валу с МД. Устройство МД состоит из статорного статического электромагнита 1, выполненного на кольцевом с вырезанным сегменте или на дуговом магнитопроводе 2 с индуктивной катушкой 3 этого электромагнита и присоединенным к ней электронным коммутатором реверса тока в катушке 3 и постоянного магнита (ПМ) 4, жестко размещенного на роторе 5 в рабочем зазоре этого электромагнита 1. Вал вращения ротора 5 ЭМД соединен муфтой с валом 7 электрогенератора 8. Устройство снабжено простейшим регулятором -электронным коммутатором 6, (автономным инвертором), выполненным по схеме простого мостового полууправляемого автономного инвертора, электрически присоединенного по выходу к индуктивной обмотке 3 электромагнита 2 а по входу электропитания - к автономному источнику электроэнергии 10. Причем реверсивная индуктивная обмотка 3 электромагнита 1 включена в диагональ переменного тока этого коммутатора 6 а по цепи постоянного тока этот коммутатор 6 присоединен к буферному источнику постоянного тока 10, например к аккумуляторной батарее(АБ) Электрический выход электромашинного генератора 8 присоединен либо непосредственно к обмоткам индуктивной катушки 3, либо через промежуточный электронный выпрямитель(не показан )к буферному источнику постоянного тока (типа АБ) 7. Мостовой простейший электронный коммутатор (автономный инвертор) выполнен на 4-х полупроводниковых вентилях, содержит в плечах моста два силовых транзистора 9 и два не управлямых бесконтактных ключа односторонней проводимости (диода)10.

Рис.1 Электромагнитный мотор-генератор с ПМ на роторе, внешним электромагнитом переменного тока на статоре и электрогенератором на валу магнитного ротора

На электромагнитном статоре 1 этого МД размещены также два датчика 11 положения магнита ПМ 5 ротора 6, вблизи траектории его движения 15 причем в качестве датчика положения ПМ-магнита 5 ротора использованы простые контактные датчики напряженности магнитного поля – герконы. Эти датчики положения 11 магнита 4 ротора 5 размещены в квадратуре - один датчик размешен возле торца соленоида с полюсами а второй- со сдвигом на 90 градусов (герконовые реле), вблизи траектории вращения ПМ5 ротора 6. Выходы этих датчиков положения 11 ПМ 5 ротора -герконовых реле присоединены через усилительно- логическое устройство 12 на управляющие входы транзисторов 9. К выходной обмотке электрогенератора 8 присоединена через выключатель (не показан) полезная электрическая нагрузка 13. В электрической цепи коммутатора 6 и цепи электропитания катушки 3 имеется элементы защиты и управления, в частности автоматический переключатель от пускового блока постоянного тока на полное электропитание от электрогенератора 8 ( не показаны )Отметим основные конструктивные особенности такого МД по сравнению с аналогами:

1. Применен многовитковый экономичный низкоамперный дуговой электромагнит.

2. Постоянный магнит 4 ротора 5 вращается в зазоре дугового электромагнита 1именно магнитными силами притягивания – отталкивания ПМ 5 вследствии изменения магнитной полярности магнитных полюсов в зазоре этого электромагнита при циклическом переключения (реверсе) направления тока в катушке 3 электромагнита 1 от коммутатора 5 по команде датчиков положения 11 ПМ магнита 4 ротора 5.Отметим также, что ротор 5 целесообразно делать массивным из немагнитного материала –для выполнения им полезной функции маховика- инерциоида.

Обратимый электромагнитный двигатель с внешним ПМ на роторе

Рис.2. Обратимый ЭМДГ с внешним МП- магнитным ротором (неполная конструкция ) Обозначения:  1. постоянный магнит (ПМ1) 2. постоянный магнит (ПМ2) 3. кольцевой ротор ЭМД(ПМ1,2 жестко размещены на роторе) 4. обмотка неподвижного статорного электромагнита (независимая подвеска) 5. магнитопровод электромагнита  6. датчики положения ПМ ротора  7. вал ротора ( на немагнитном подшипнике) 8. спицы механической связи кольцевого ротора и с его валом  9. опорный вал 10. опора  11. силовые магнитные линии электромагнита  12. силовые магнитные линии постоянного магнита Стрелкой показано направление вращения ротора 3

Рис.3 Фото простейшего макета ЭМДГ с внешним ПМ ротором В принципе, возможен и обратимый вариант конструкции ЭМД, в котором ротор с постоянным магнитом ПМ на ободе размещен снаружи электромагнита. Ранее такой вариант обратимого ЭМД автором статьи был разработан, создан и успешно опробован в работе -причем еще в 1986 г. Ниже , на рис.2,3 приводится также упрощенная конструкция такого апробированного ранее ЭМДГ, описанная ранее в статьях автора /2-3/ Конструкция (неполная)макета простейшего ЭМД с внешним постоянным магнитом на роторе и со снятым электромагнитом статора ЭМД, показана на фото(рис.3). В реалии электромагнит размещен штатно в центре цилиндрического диэлектрического немагнитного прозрачного цилиндра с верхней крышкой, на которой крепится вал вращения данного ЭМД .. Коммутатор и прочая электрика на фото не показаны.

Описание работы «вечного» электромагнитного мотор -генератора (рис1)

Устройство – данный вечный электромагнитный мотор – генератор (рис.1) работает следующим образом.

Запуск и разгон магнитного ротора ЭМДГ до установившейся скорости

Запуск ЭМДГ осуществляем подачей электрического тока в катушку 3 электромагнита 2 от блока электропитания 10. Исходное положение магнитных полюсов постоянного магнита 4 ротора перпендикулярное зазору электромагнита 2 Полярность магнитных полюсов электромагнита возникает при этом такая, что постоянный магнит 4 ротора 5 начинает поворачиваться на своей оси вращения 16,магнитными силами , притягиваясь своими магнитными полюсами к противоположным магнитным полюсом электромагнита 2. В этот момент совпадения разноименных магнитных полюсов магнита 4 и торцов в зазоре электромагнита 2 ток в катушке 3 выключают по команде магнитного герконового реле ( или синусоида этого тока проходит через ноль) и по инерции массивный ротор проходит эту мертвую точку его траектории вместе с ПМ 4. После этого изменяют направление тока в катушке 3 и магнитные полюса электромагнита 2 в этом рабочем зазоре становятся одноименными с магнитными полюсами постоянного магнита 4. В результате силами магнитного отталкивания одноименных магнитных полюсов –постоянный магнит 4 ротора и сам ротор получают дополнительный ускоряющий момент, действующий в направлении вращения ротора в ту же прежнюю сторону. После достижения положения магнитных полюсов ПМ ротора – по мере его вращения –вдоль магнитного меридиана, в катушке 3 вновь изменяют направления тока по команде второго магнитного датчика положения 11, вновь возникает реверс магнитных полюсов электромагнита 2 в рабочем зазоре и постоянный магнит 4 снова начинает притягиваться к ближайшим по направлению вращения разноименным магнитным полюсам электромагнита 2 в его зазоре. И далее процесс разгона ПМ 4 и ротора - путем цикличного реверса электрического тока в катушке 3 цикличным переключением транзисторов 8 коммутатора 7 от датчиков положения 11 ПМ ротора многократно повторяется циклично. Причем одновременно по мере ускорения ПМ 4 и ротора 5 автоматически возрастает и частота реверсов электрического тока в катушке 3, благодаря наличию в этой электромеханической системе положительной обратной связи по цепи через коммутатор и датчики положения ПМ 4 ротора.

Отметим, что направление электрического тока в катушке 3 (на рис. 1 показано стрелками) изменяется в зависимости от того, какой из транзисторов 8 коммутатора 7 открыт. Изменением частоты переключения транзисторов изменяем частоту переменного тока в катушке 3 электромагнита и соответственно изменяем и скорость вращения ПМ 4 ротора 5.

ВЫВОД. Таким образом, постоянный магнит ротора за полный оборот вокруг своей оси практически непрерывно испытывает однонаправленный ускоряющий момент от силового магнитного взаимодействия с магнитными полюсами электромагнита, который и приводит его во вращение и постепенно разгоняет его и электрический генератор на общем валу вращения до заданной установившейся скорости вращения.

Прямой метод электрического управления обмоткой статорного электромагнита ЭМДГ в зависимости от положения ПМ ротора

Дополнительным новшеством для обеспечения такого метода управления обмоткой электромагнита 3 МД переменным током требуемой частоты и фазы непосредственно с выхода электрогенератора переменного тока в установившемся режиме работы является введение в такой системе магнитный двигатель – электрогенератор параллельная резонансная L-C цепь – в контуре две индуктивности –от катушки 3 и статорной обмотки генератора и дополнительная электроемкость введение в выходную электроцепь электрогенератора 8 дополнительного электрического конденсатора 17 для обеспечения его самовозбуждения и последующего электрического L-C резонанса, для снижения электрических потерь и для предельно простого управления индуктивностью 3 переменным током с нужной фазой напряжения и тока непосредственно от генератора 8 установившемся режиме работы этой сложной электромагнито-электромеханической системы «мотор- генератор».

Полностью автономный режим («вечный двигатель»)ЭМДГ

Совершенно очевидно, что для обеспечения работы данного устройства в режиме «вечного двигателя» необходимо получить от постоянных магнитов ротора свободную энергию, достаточную для выработки электрогенератором на валу ЭМД требуемой для этой полностью автономной работы системы- электроэнергии. Поэтому важнейшим условием является обеспечение достаточного по величине крутящего момента магнитного ротора этого МД для выработки электрогенератором на его валу достаточного количества электроэнергии, которого бы с избытком хватило и на электропитание катушки электромагнита ,и на полезную нагрузку заданной величины и на компенсацию различных неизбежных потерь в такой электромеханической системы с ПМ на роторе. После раскрутки ПМ 4 и достижения ротором 5 номинальных оборотов, электропитание катушки 3 переключаем осуществляем уже непосредственно от электрогенератора или через дополнительный преобразователь напряжения а стартерный источник электроэнергии либо вообще отключаем либо переводим его в режим подзарядки от электрического генератора на валу этого ЭМД.

НЕОБХОДИМЫЕ УЗЛЫ КОНСТРУКЦИИ И АЛГОРИТМЫ УПРАВЛЕНИЯ
ДЛЯ РАБОТЫ ДАННОГО МОТОР-ГЕНЕРАТОРА В РЕЖИМЕ «ВЕЧНОГО ДВИГАТЕЛЯ»

Это важное условие работы МД в режиме «вечного двигателя» может быть выполнено только при одновременном выполнении как минимум шести условий:

1. Применение в МД современных сильных ниобиевых постоянных магнитов, обеспечивающих максимальный момент вращения такого ротора при минимальных габаритах ПМ.

2. Применение на статоре МД эффективной сверхмалозатратной схемы электромагнита МД за счет предельно высокого количества витков в обмотке электромагнита и правильного эффективного конструирования его магнитопровода и обмотки

3. Необходимость пускового устройства и стартерного источника электроэнергии для запуска и разгона МД с электропитанием катушки электромагнита от коммутатора

4. Правильный алгоритм управления электрическим током в обмотке электромагнита по направлению, величине в зависимости от положения ПМ ротора

5. Согласование электрических параметров электрогенератора и обмотки электромагнита

6. Правильный алгоритм коммутации цепей электропитания обмотки электромагнита при включения цепи электрогенератора в цепь электропитания обмотки электромагнита и перевода пускового источника электроэнергии, например АБ из режима разрядки в режим его электрической подзарядки.

МАЛОЗАТРАТНЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТ СТАТОРА ЭМД

Все, кто достаточно хорошо знакомы с принципом действия и устройством электромагнита, наверняка знают, что электромагнит притягивает посторонние ПМ или металлы именно на постоянном токе. Причем многие его выходные параметры, например, подъемная сила электромагнита и его электропотребление, а значит и кпд( в смысле энергетической эффективности ватт/на кг подымаемого им груза, определяются в основном, конструкцией, магнитными характеристиками магнитопровода и параметрами обмотки электромагнита.

Известно, что любой магнитопровод обладает магнитной петлей гистерезиса, и что его магнитная энергия его при подаче тока в обмотку электромагнита, определяется произведением ВхН, где В- магнитная индукция а Н коэрцитивная сила 
В случае нашего ЭМД существуют цикличные интервалы его работы во времени в которые по обмотке электромагнита протекает знакопостоянный ток, именно поэтому к данному электромагниту тоже вполне применима известная методика расчета электромагнитов.

Зададим тяговое усилие нашего электромагнита порядка 100 Н =10 кг. и рассчитаем примерно некоторые конструктивные параметры этого электромагнита при рабочем зазоре электромагнита порядка 2 см.

Тяговая сила , развиваемая электромагнитом, вычисляется по формуле полученной на основе баланса энергии (энергетическая формула). В условиях равномерного распределения индукции в рабочем воздушном зазоре эта формула преобразуется в формулу Максвелла:

- это индукция в воздушном зазоре, Тл.
- площадь полюса .
- магнитная проницаемость воздуха.

Задав 1,1 Тл, можно определить примерную площадь сечения магнитопровода = 0,00103802 .

Среднее значение магнитной индукции в стали магнитопровода: = 1,1 Тл.
где 1 – коэффициент рассеивания магнитного потока.

По основной кривой намагничивания для низкоуглеродистой стали, находим среднее значение магнитной напряженности в стали магнитопровода.

600. При правильном конструировании электромагнита можно достигнуть максимума его силы магнитного силового взаимодействия его магнитных полюсов с сильными постоянными магнитами ротора ЭМДГ при минимуме электропотребления обмоткой данного электромагнита , что и обеспечивает избыточную мощность на валу нашего электромагнитного ЭМДГ.

АЛГОРИТМ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА В КАТУШКЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТА
В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПОЛОЖЕНИЯ ПМ РОТОРА ЭМД (рис.1)

	Рассмотрим алгоритм переключения электрического тока в катушке при наличии одного полосового магнита на роторе ЭМД за один оборот ротора(рис.3). Для обеспечения эффективной работы данного ЭМД (конструкция рис.1) с помощью совмещенных диаграмм положения ротора и направления протекания тока в обмотке 3 статорного электромагнита 1. Как следует из этих диаграмм, сущность правильного алгоритма управления электромагнитом 1 ЭМД состоит в том, что один полный оборот Пм ротора электрический ток в индуктивной обмотке 3 электромагнита совершает два полных колебания.. Т.е., проще говоря, частота электрического тока, подаваемая в обмотку3 электромагнита 1посредством присоединенного к ней электронного коммутатора, управляемого по командам датчиков положения ПМ ротора, равна двойной частоте вращения ротора, а фаза этого электрического тока строго синхронизирована с положением ПМ ротора. ЭМД. Поскольку переключение коммутатором направления тока в обмотке 3 (реверс тока) происходит строго на магнитном экваторе ПМ при совпадении магнитных полюсов ПМ и магнитных полюсов торцов магнитопровода в рабочем зазоре магнитопровода 2 электромагнита 1, то в итоге, за один полный оборот ПМ ротора, он испытывает постоянно ускоряющий однонаправленный момент вращения, причем дважды от притяжения разноименных магнитных полюсов торцов магнитопровода электромагнита и ПМ ротора, и дважды –за счет магнитных сил отталкивания их одноименных магнитных полюсов. Выбор и расчет элементов и оборудования для «вечного» ЭМДГ В настоящем разделе статьи кратко обсуждаются важные вопросы и основы конструирования и выбора основных элементов ЭМДГ – постоянных магнитов, электромагнита ЭМД и электрогенератора, от которых и зависит нормальная работа ЭМДГ в режиме «вечного двигателя-генератора». Примечание: Детально выбранные и расчетные параметры конструкции действующего макета ЭМД, постоянных магнитов ротора и параметры оригинального электромагнита в статье пока полностью не раскрываются (НОУ-ХАУ). Автор заинтересован в деловых предложениях о сотрудничестве от инвесторов для разработки ,проектирования и изготовление данного опытно- промышленного образца данного эффективного электромагнитного мотор- генераторного устройства по ТЗ заказчика на заданную мощность.
Рис.4 Временная диаграмма работы электронного коммутатора для реверса тока в обмотке статорного электромагнита за один оборот ПМ ротора
Рис.5- к объяснению алгоритма работы электромагнита ЭМД (рис.1) 3.4 -магнитные полюса торцов дугового магнитопровода 2 электромагнита 1 Катушка с обмоткой 3 размещена на магнитопроводе 2 электромагнита 1 9. .магнит ротора Стрелки показывают направление вращения ротора с ПМ а цифры в квадратах показывают картину при разных положениях ротора

О ВЫБОРЕ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ ДЛЯ РОТОРА ЭМД

Постоянные магниты характеризуются тремя основными параметрами: остаточной магнитной индукцией Вr, коэрцитивной силой Нc и энергетическим произведением BH.

Вr определяет величину магнитного потока. Если в генератор поставить магниты с большей магнитной индукцией, то пропорционально (грубо говоря) увеличится напряжение на обмотках, а значит и мощность генератора.

Нc определяет магнитное напряжение. Если в генератор поставить магниты с большей коэрцитивной силой, то магнитное поле сможет преодолевать большие воздушные зазоры. И сможет "поддержать ток" в большем числе виков статора. При переделке промышленного генератора на постоянные магниты мотать добавочные витки обычно некуда, поэтому повышенная коэрцитивная сила полезна при изготовлении самодельных генераторов со статором не имеющим железа. Чтобы "пробить" значительные воздушные промежутки без большой Нc не обойтись. Редкоземельные магниты лидеры по этому показателю. BH вычисляется в расчете на 1 м3 магнитов, Это произведение получается меньше чем просто произведение Вr на Нc. По величине BH можно судить о том, насколько будут малы габариты магнитной системы.
Теперь о том, какие бывают магниты. Для изготовления самодельных магнитных моторов -генераторов целесообразно применять только два вида магнитов: ферритовые, которые используются в динамиках и самые мощные в настоящее время РЗМ (редкоземельный металл) магниты из неодима. Ориентировочные характеристики их такие (учтите, что разброс параметров очень большой, даны некие средние цифры):

• Феррит-бариевые магниты: 4500 кг/м3; Вr = 0,2 - 0,4 Тл; Нc = 130 - 200 кА/м; BH = 10 - 30 кДж/м3; цена 100 - 400 руб/кг; максимальная температура 250 градусов.

• Феррит-стронциевые магниты: 4900 кг/м3; Вr = 0,35 - 0,4 Тл; Нc = 230 - 250 кА/м; BH = 20 - 30 кДж/м3; цена 100 - 400 руб/кг; максимальная температура 250 градусов.

• РЗМ магниты Nd-Fe-B: 7500 кг/м3; Вr = 0,8 - 1,4 Тл; Нc = 600 - 1200 кА/м; BH = 200 - 400 кДж/м3; цена 2000 - 3000 руб/кг; максимальная температура 80 - 200 градусов.

Если посчитать стоимость одного кубометра магнита и затем разделить на BH, на количество запасенных там джоулей, то окажется, что бариевые магниты раза в два дешевле неодимовых по стоимости энергии, имеющейся в магнитах. Но этот выигрыш "съедается" большими габаритами генератора и более тяжелой обмоткой, железом. Поэтому применять в самодельном генераторе дорогие неодимовые магниты довольно выгодно. А по мере того, как они дешевеют, то неодимовые магниты становятся вне конкуренции.

ВЫБОР ТИПА ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОРА ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ЭМДГ

Возникает вопрос , какой же электрогенератор выбрать для применения в этом электромагнитном мотор- генераторе ? Например на этапе его реального макетирования ? Вполне логично взять для этих целей стандартный автомобильный электрогенератор с системой управления и узлом согласования его параметров с параметрами бортовой автомобильной аккумуляторной батареи (АБ).

СРАВНЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО МАГНИТНОГО МОТОРА –ГЕНЕРАТОРА (ЭМДГ )
И АНАЛОГОВ - ЭМДГ АДАМСА И МОТОР - КОЛЕСА ШКОНДИНА

В указанных аналогах ЭМДГ для вращения постоянных магнитов ротора производится их импульсное электромагнитное отталкивание в момент прохождении ими над полюсами электромагнитов. А в остальное время при обороте ротора эти катушки работаю в генераторном режиме, производят электроэнергию, которая возвращается в бортовой аккумулятор. В результате, ПМ ротора испытывает торможение, причем из-за этого несовершенного алгоритма управления электромагнитами статора ПМ ротора не получает достаточный вращающий момент, т.е. не доиспользуется его скрытая магнитная энергия. Поэтому на серийных китайских электровелосипедах, и на иных электровелосипедах с электромагнитным мотор-колесом Шкондина максимальная скорость движения ограничена скоростью всего порядка 25км/час. Это возникает потому что они одновременно с работой в двигательном режиме начинают одновременно работать и в генераторном режиме т.е.ПМ ротора конкретно начинают тормозить. В нашем электромагнитном моторе - генераторе с электромагнитом такого тормозного режима нет, поскольку за счет правильного алгоритма управления обмоткой электромагнита, ПМ магнитного ротора испытывают непрерывно ускоряющий момент вращения как от магнитных сил отталкивания так и от притяжения –Пм ротора и магнитных полюсов статорного электромагнита, поскольку частота переключения(реверса ) тока в обмотке электромагнита в два раза превышает частоту вращения ПМ ротора. Поэтому ПМ ротора работает на полную силу и непрерывно подкручивают ротор в отличии от мотор колес Шкондина и в отличии от магнитного мотор генератора Адамса Нагрузка вала ЭМД осуществляется именно стандартным электрогенератором вращения Однако если заменить этот стандартный электрогенератор на оригинальный с бифилярными индуктивными статорными обмотками, то можно существенно устранить влияние противоЭДС и в разы снизить механическую нагрузку на вал ЭМД.

Смотри продолжение: Вечный шторочный электромагнитный двигатель-генератор (вшэмдг)