ЭФФЕКТ СУПЕРПОЗИЦИИ РАВНЫХ МАГНИТНЫХ СИСТЕМ

- для сонаправленной полярности магнитных систем

Сила взаимодействия одной магнитной системы с ферро-магнитной пластиной, пересекающей магнитное поле на определённом расстоянии от полюса магнитной системы перпендикулярно линиям магнитной индукции, равна силе взаимодействия двух подобных и сонаправленных магнитных систем с этой же пластиной, пересекающей магнитное поле между магнитными системами в момент их суперпозиции, когда расстояние от магнитных систем до пластины неизменно.

- для встречной полярности магнитных систем

Сила взаимодействия двух подобных магнитных систем в момент их суперпозиции с ферро-магнитной пластиной, пересекающей магнитное поле по центру рабочего зазора на определённом расстоянии от полюса каждой магнитной системы перпендикулярно линиям магнитной индукции, равна силе взаимодействия четырёх подобных магнитных систем с этой же пластиной, когда расстояние от магнитных систем до пластины неизменно.

На рисунке №1 схематически показано распределение линий напряженности магнитного поля постоянных магнитов (рис.1, схема 1) и эффект, проявляющийся при взаимодействии стального экрана-пластины с магнитными системами в положении суперпозиции (рис.1, схема 2).

Рис.1 Суперпозиция постоянных магнитов.

 где Н – высота магнитной системы, h - толщина экрана, Z-рабочий зазор между магнитными системами,

 dz – зазор между магнитными системами и ферро-магнитным экраном.

Основной Закон суперпозиции равных магнитных систем - Закон Фетисова - выражается формулами:                                     

- для сонаправленной полярности      [ F + F = F или 2хF = F ];

- для встречной полярности                [ F + F = 4 х F или 2хF = 4F ].

На основании данного эффекта теоретически обоснована модель магнитного вращателя, являющегося по определению "вечным двигателем" первого рода. Суть изобретения заключается в преобразовании потенциальной энергии магнитного поля в кинетическую при притяжении стальной пластины к двум магнитным системам и полном соблюдении Закона сохранения энергии.

Магнитные вращатели, разработанные Фетисовым А.А., подразделяются на два вида - магнитные двигатели с экраном-маховиком и магнитные турбины с неподвижным экраном.

Также обнаруженный Эффект С.М.С. применим в электродвигателях постоянного тока со шторочным неактивным ротором.

2. Описание принципа работы электромагнитной турбины - электродвигателя нового поколения.

Из общего курса физики и истории развития электродвигателей известны разные виды электромашин. Одними из первых механизмов стали поступательные двигатели, в которых рабочий элемент приводится в движение электромагнитом - соленоидом. Как электродвигатели Пайджа и Бурбуза. И заодно двигатель Якоби, всем известный. Он его даже патентовать не стал, так как считал их игрушками в сравнении с необходимыми двигателями. Такими механизмами стали тяговые реле, применяемые в автотранспорте для запуска стартера двигателя внутреннего сгорания. А так же реле-коммутаторы, которые так же применяются в автотранспорте, и для включения тягового реле стартера, и при работе сигналов поворота автомобиля. В этих реле приводится в движение рычаг, замыкающий или размыкающий контакт, совершая движение по дуге вокруг своей оси. Данный принцип работы соленоидов в двигателях постоянного тока - таких как реле с поворотным рычагом, рабочим элементом конструкции, совершающим механическую работу - известен в современной науке и технике намного более ста лет.

На рисунке выше показаны типы электромагнитных реле.

На схеме реле (а) с втягивающимся якорем работа совершается при поступательном движении якоря - поршня внутри соленоида. На схеме реле (б) с поворотным якорем работа совершается внешним рычагом(пластиной) до полного контакта с магнитопроводами электромагнита.

На схеме (в) с поперечным движением якоря работа совершается при повороте рабосего рячага (пластины) вокруг своей оси (вала) без соприкосновения с магнитопроводами электромагнитов. Этот вариант реле по технической сущности и принципу работы наиболее близок к заявленному устройству электродвигателя, упрощенная схема готорого показана на фиг.1.

Также в технике пытаются применять тяговые электромагниты в поршневых электродвигателях, как представлено на фото ниже. Для демонстрации ученикам в школе. Но в производстве это не нашло применения в силу наличия сложных узлов и агрегатов, от которых позволяют избавиться конструкции электродвигателей вращения, как с щеточной контактной группой, так и с безконтактными датчиками Холла.

В заявленном устройстве магнитной турбины . принцип работы такой же, как в электромагнитном реле с вращающимся элементом конструкции. Рабочий элемент конструкции (лопасть барабана) притягивается к электромагнитам, совершая поворот вокруг оси вала двигателя. Это происходит до того момента, когда при повороте контактов щеточного узла происходит отключение тока в электромагнитах притягивающего блока соленоидов, и экран продолжает движение между соленоидами без сопротивления. С их стороны, соответственно. При этом вступает в работу следующий блок соленоидов, способствуя вращению вала. И так по очереди, пока полный цикл вращения не повторится.

Так же, из общеобразовательного курса физики всем известно, что сила соленоида -- это индукция магнитного поля, которое наводится в нём при протекании тока в обмотке. Эта сила зависит только от переменных величин - силы тока и количества витков на единицу длины соленоида.

В электротехнике всем известно, что соленоид со стальным сердечником - это электромагнит. И общепринято, что это одно и тоже. Электромагниты бывают прямые, колцевые и подковообразные, в зависимости от назначения.. Сила соленоида со стальным сердечником гораздо больше, чем без него. Это широко известный факт.

Согласно формуле магнитной индукции открытого соленоида, получается, что при параллельном подключении двух подобных соленоидов (электромагнитов), работающих рядом, сумарная сила их полей увеличится вдвое, и также вдвое увеличится потребление тока от АКБ. Так как сила тока в обмотках каждого соленоида прежняя, а общее число витков увеличивается в два раза. Их произведение и определяет силу их общего магнитного поля в полном соответствии с формулой. Это известно много десятилетий и проверено опытным путём.

При последовательном соединении в одну цепь двух подобных соленоидов с двумя сердечниками, сила тока в электроцепи уменьшается вдвое, так как общее сопротивление цепи увеличивается также вдвое. Но при этом общее число витков также увеличивается вдвое. Согласно формуле, определяющей силу магнитного поля, суммарное значение её для двух соленоидов останется таким же, как у одиночного соленоида-электромагнита. То есть потребляемая сила тока уменьшается, а механическая сила тяги остаётся прежней. это означает, что спаренное из двух подобных соленоидов тяговое реле выполняет ту же механическую работу, что и одиночное при вдвое меньшем потреблении тока от АКБ. Это в электротехнике известно давно, и проверено, много десятилетий назад. И это справедливо для всех соленоидных электродвигателей и устройств.

Заявленное устройство магнитной турбины позволяет более эффективно использовать возможности соленоидов по сравнению с поступательными двигателями, как и любой электродвигатель вращения. Это обеспечивается тем, что электромагниты каждого блока соленоидов располагаются вряд, по одной оси, а ферромагнитные экраны-лопасти во время движения проходят между электромагнитами блока соленоидов без соприкосновения ними, что позволяет сделать более компактную конструкцию и использовать минимум изнашивающихся узлов. Точнее, всего три - щёточный узел и два подшипника на валу, как и в любом электродвигателе вращения.

Фиг.1

На фиг.1 схематически показан механизм, в котором восемь блоков соленоидов по три последовательно соединённых электромагнита (4) в каждом, и с двумя двухлопастными секторными экранами (3), закрепленными на валу (2). Исходя из конструктивного исполнения экранов, подача тока осуществляется в тех блоках соленоидах, которые оказались перед лопастями экранов по ходу их вращения. Это обеспечивает щёточный прерыватель (5), как и в любом электродвигателе с щётками. Когда экраны входят в зазор между электромагнитами одних блоков соленоидов, ток подаётся в следующие блоки соленоидов по ходу вращения. Это чётко видно, исходя из схемы. Зазор между электромагнитами больше, чем толщина пластин, из которых исполняются лопасти экранов. Это очевидно, исходя из условий непрерывного вращения без зацеплений и ударов, разрушающих конструкцию агрегата. Например, при толщине экрана в 20 мм, зазор между электромагнитами в 30 мм обеспечит прохождение экранов между ними даже при небольших неровностях пластин, из которых они изготавливаются. Кинематика заявленного устройства электродвигателя не отличается по своему принципу от остальных, ранее известных электродвигателей вращения. В отличие от прочих, в заявленном устройстве ток с щёток подаётся только на обмотку статора - блоки соленоидов, в зависимости от положения лопастей, а якорь по внешнему виду похож на лопастную турбину с ферромагнитными экранами без обмотки.

На рисунке ниже показано устройство современного двигателя постоянного тока, применяемого в автомобильных стартерах, электродрелях или как двигатель в электротранспорте.

Заявленное устройство электро-магнитной турбины позволяет получить более высокий к.п.д. использования АКБ, нежели представленный на рисунке двигатель постоянного тока, применяемый на сегодняшний день. Это увеличивает "пробег" на одной подзарядке. Сравнительный анализ показывает, что при одинаковом потреблении заявленное устройство более экономично в эксплуатащии и его механическая мощность больше, чем у ранее известных электродвигателей при одинаковом потреблении тока. Это подтверждается опытным путем при подключении к валу устройства генератора тока с нагрузкой - лампочками. Так же это подтверждают теоретические расчёты силы тяги блока соленоидов при последовательном подключении в сравнении с параллельным подключением соленоидов. Согласно формуле, определяющей силу поля соленоида и зависимость его от силы тока и числа витков. Теоретические расчёты подтверждаются опытным путём, и при уменьшении потребляемой силы тока крутящий момент на валу заявленного устройства не изменяется вследствие увеличения количества соленоидов и лопастей вала, взаимодействующих с ними.

Всё это с совокупности обеспечивает главную задачу изобретения - повышение к.п.д. электродвигателей.

Недостатком заявленного устройства остаётся его масса и габариты, намного превышающие соответствующие параметры у известных электродвигателей, применяемых на сегодняшний день.

Поэтому такой электродвигатель может быть применён прежде всего при производстве электромобилей и станкостроении.

Электро-магнитная турбина (ЭМТ) - это двигатель, кардинально отличающийся от известных ныне электродвигателей вращения, так как не имеет в своей конструкции ни постоянных магнитов, ни активной обмотки ротора.

Конструкция ЭМТ способствует проявлению Эффекта С.М.С. и при работе электромагнитов полярностью "навстречу" друг другу, повышается к.п.д. агрегата. Так как увеличивается сила взаимодействия соленоидов с лопастями ротора, в полном соответствии с законом Фетисова для зеркальной полярности магнитных систем. Это значит, что два электромагнита работают как три, десять - как девятнадцать, сто - как сто девяносто девять. И так далее.

Список используемой литературы.

- История физики и техники_ Учебное пособие для студентов_Государственное учебно-педагогическое издательство министерства просвещения РСФСР_Москва,1960 г.

- Курс физики _ А.В.Пёрышкин_ учпедгиз, 1963 г.

- Техника на уроках физики_ Маркович М.М. Уваров П.Я._учпедгиз, 1960 г.

- Инженерная электрофизика. Техническая электродинамика_ Е.С.Кухаркин, 1980 г.

- Общая физака_ С.Э.Фриш, А.В.Тиморева_Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1954 г.

- Сборник задач для поступающих в Высшие Технические Учебные Заведения, издательство Советская наука, 1961 г.