Варіант униполярного магнітного двигуна

Наша сеть партнеров Banwar

Власов В.Н.

Варіант униполярного магнітного двигуна.

На своєму сайті я недавно розмістив дві цікаві статті приблизно на одну тему. Це «Вічний двигун першого роду», автор Головко Володимир Павлович. І «Роторний уніполярний магнітний двигун», автор Калашников Юрій Якович. І це зроблено неспроста.

Обидва автори приблизно з однакових позицій показують, що досить простим способом можна сконструювати магнітний двигун, який здатний працювати практично вічно, настільки довго, наскільки довго буде зберігатися намагніченість магнітів. Обидва автори пропонують при необхідності замість постійних магнітів використовувати електромагніти. У цьому випадку це вже не буде «виглядати» як вічний двигун, але при підборі параметрів можна домогтися, що енергетичні витрати на підтримку необхідного магнітного поля в електромагнітах будуть менше роботи, яку здійснюють двигуном.

Головко В.П. абсолютно правильно формулює технічне завдання, але, на жаль, до кінця справу не доводить, погодившись з тим, що магнітів з необхідними для його двигуна параметрами не існує і пропонує свій спосіб намагнічування постійних магнітів. На жаль, далі теорії справа не пішла. А жаль.

Калашников Ю.Я. пропонує більш досконалу конструкцію, яка непогано показала себе у вигляді простого макета. Для свого двигуна, у якого магнітні поля роторних магнітів повинні бути подібні магнітних полів провідників, по яких протікає електричний струм. На площині це концентричні кола, а об'ємно це будуть концентричні циліндри. Взаємодія постійного магнітного поля статора з циліндричним магнітним полем магнітів ротора призводить до того, що навколо кожного роторного магніту виникає перепад напруги магнітного поля з однієї точки зору і перепад ефірного тиску з іншого. У підсумку на кожен роторний магніт діє постійна сила, спрямована саме так, як пропонує в своїй статті Головко В.П. Таким чином, Калашников Ю.Я. не тільки сформулював технічне завдання, а й запропонував просте рішення.

Мої пропозиції в деякому сенсі можна вважати удосконаленням того, що запропонував Калашников Ю.Я. Справа в тому, що рішення Калашникова Ю.Я. хоч і красиве, але для його реалізації необхідно складати своєрідний бутерброд з двох плоских, довгих і особливим чином намагнічених магнітів. Такі магніти технічно, напевно, простіше зібрати з декількох більш коротких магнітів, закріпивши їх в пазах ротора один над одним.

Другим недоліком можна вважати те, що коли такі складові магніти будуть розташовані на роторі близько один від одного, то в результаті ми ризикуємо отримати замість безлічі циліндричних магнітних полів дещо іншу магнітну конфігурацію, в якій магнітні поля складових роторних магнітів, замкнуться так, що силові лінії цього підсумкового поля будуть розташовуватися перпендикулярно силовим лініям магнітного поля статора. А таке магнітне поле вже не зможе обертати ротор навколо осі. Значить треба якось з кругового магнітного поля спорудити напівкруговими магнітне поле, зберігши за ротором здатність обертатися в підсумковому магнітному полі.

Уніполярним двигунів і генераторів, як в минулому, так і в сьогоденні, приділяється велика увага. Хоча використовуються такі мотори і генератори в специфічних умовах. Наприклад, коли треба отримати постійний електричний струм великої величини, але при малому напрузі. Або отримати мотор, що працює від потужних акумуляторів з невеликим напругою, таких як магнето на автомобілях, тракторах і т.п.

Уніполярний електродвигун - різновид електричних машин постійного струму . Містить проводить диск, постійне магнітне поле, паралельне осі обертання диска, 1 токос'емник на осі диска і 2-ий токос'емник у краю диска.

Мал. 1. Простий уніполярний двигун.

Наочна демонстрація роботи униполярного електродвигуна. На голівці шурупа знаходиться постійний магніт, сила якого утримує шуруп притягнутим до полюса батарейки.

Перший уніполярний двигун, колесо Барлоу, створив Пітер Барлоу , Описавши його в книзі «Дослідження магнітних притягання», опублікованій в 1824 році . Колесо Барлоу представляло собою два мідних зубчастих колеса, що знаходяться на одній осі. В результаті взаємодії струму, що проходить через колеса з магнітним полем постійних магнітів колеса обертаються. Барлоу з'ясував, що при зміні контактів або положення магнітних полюсів відбувається зміна напрямку обертання коліс на протилежне.

уніполярний генератор - різновид електричної машини постійного струму. Містить проводить диск, постійне магнітне поле, паралельне осі обертання диска, 1 токос'емник на осі диска і 2-й токос'емник у краю диска.

Рис.2. Диск Фарадея, перший уніполярний генератор

З позицій електродинаміки принцип дії униполярного генератора простий. Є сенс його привести. На електрони, що знаходяться в диску, діє сила Лоренца , Що є векторним твором напруженості магнітного поля і швидкості переміщення електрона разом з провідником в результаті обертання диска. Сила ця спрямована уздовж радіуса диска. В результаті при обертанні диска виникає ЕРС між його центром і краєм.

На відміну від інших електричних машин, такий генератор має надзвичайно низьку ЕРС (від часткою до одиниць вольт) при низькому внутрішньому опорі і великому струмі; рівномірність одержуваного струму, відсутність необхідності комутувати його колектором ротора, або випрямляти отриманий іншими машинами змінний струм зовнішніми коммутирующими або електронним приладами; великі власні втрати енергії через що протікають по диску зворотних струмів, його марно нагрівають. Ця проблема частково вирішується в конструкції двигунів і генераторів з рідким проводять токос'емник по всьому периметру диска; Поєднання цих властивостей зумовило дуже вузькі сфери застосування цього типу генераторів.

Щоб принцип роботи униполярного мотора і генератора був більш зрозумілим, скористаємося рис.3. Даний малюнок складений з двох малюнків, взятих з одного форуму в Інтернеті.

Рис.3. Пояснення роботи униполярного мотора і генератора.

Рис.4. Ще одна схема для ознайомлення з принципами роботи униполярного двигуна і генератора.

У даних схемах передбачається, що магніт одночасно є як носієм магнітного поля, так і провідником електричного струму. Хоча з таким же успіхом функції магніту можна розділити між диском з матеріалу з високою провідністю і окремим магнітом для створення магнітного поля. В цьому випадку необов'язково, щоб магнітне поле покривало весь диск, досить, щоб магнітне поле було присутнє просторово тільки над тим сектором диска, де буде протікати електричний струм в разі, якщо ми маємо мотор, або над тим сектором, з якого ми буде цей струм отримувати в разі, якщо будемо використовувати конструкцію як генератор. Це дозволяє спрощувати конструкцію, забезпечуючи над потрібними ділянками крутного диска магнітне поле потрібної напруженості, використовую магніти (електромагніти) менших габаритів при тій же напруженості створюваного магнітного поля.

З іншого боку можна ефективно використовувати як всю площу диска (дисків), так і площа магніту (магнітів). Чому дисків і магнітів? А тому, що диски і магніти можна насадити на одну загальну вісь за схемою магніт-диск-магніт-диск-... -магніт-диск-магніт. Таку модифікацію униполярного двигуна запропонував Тесла, при цьому він запропонував диски розділити на спіральні сектора, а струм знімати практично з всьому колу дисків. Багатьох мучить бажання зрозуміти, навіщо Тесла звернув свою увагу на уніполярний двигун і генератор, бо це якось, схоже, не пов'язане з його основним винаходом - трансформатором Тесла. Але це тільки на перший погляд.

Рис.5. Трансформатор Ніколи Тесла з електромагнітним гасителем іскри.

На рис.5. показана схема знаменитого трансформатора Ніколи Тесла. До теперішнього часу точаться суперечки про механізми, які дозволяють створювати ударні ефірні хвилі і кульові блискавки. У доповненні до того, що я вже постарався показати в попередніх статтях про Тесла, хотілося б відзначити, можливо, дуже важливе. Болотов Б.В., цікавий у всіх відносини вчений України, висловив цікаву думку про можливість використання хвиль на поверхні водойми, але не від кинутого каменя, а від обіду, який розташовують на поверхні води, а потім за певним законом злегка опускається в воду і піднімається з неї, без відриву обруча від води. В цьому випадку при підборі параметрів обода, а також частоти примусових коливань можна всередині обода створити стоячу хвилю, яка буде періодично створювати в центрі поверхні водного кола сплески, що досягають великої амплітуди. А якщо пощастить, від цієї центральної хвилі періодично буде вгору відриватися певний обсяг води кулястої або торовідной форми. Спостережні люди давно помітили, що щось схоже виникає на місці падіння краплі води на водну поверхню, але цей ефект вкрай нетривалий, так як зона падіння краплі на поверхню води не обмежена обручем.

А тепер подивіться з цих позицій на схему трансформатора Ніколи Тесла. Первинна обмотка А аналогічна колеблещемуся на воді обручу, який формує у вторинній обмотці З стоячу електромагнітну (ефірну) хвилю з одного боку, а з іншого боку не дає цій хвилі покинути вторинну обмотку. Форма, частота, напруга і сила струму в первинній обмотці вибирається такий, щоб її параметри узгоджувалися з параметрами (індуктивність, спосіб намотування, матеріал, ємність), щоб витрати енергії на створення стоячій хвилі були мінімальні. Тому Тесла і говорив в одному своєму інтерв'ю, що його трансформатор практично не розсіює енергію, а використовує її на 98-99% для створення енергетичних об'єктів - плазмоидов або, інакше, кульових блискавок. Вторинна обмотка виконувала не тільки роль формувача стоячій хвилі, але і своєрідного акумулятора. І коли енергія, образно кажучи, починала переливатися через край, відбувався викид плазмоида на піку напруги в центрі вторинної обмотки шляхом відриву кульової блискавки від ефірного сплеску в центрі вторинної обмотки.

Але який зв'язок між уніполярним динамо і трансформатором Тесла? Справа в тому, що по витків первинної обмотки протікав досить великий струм, тому Тесла робив її з провідника великого діаметру з малим провідникові. А там, де в селеноіде протікає великий струм, виникає сильне магнітне поле. І нехай це поле було у вигляді імпульсу, але напруженість його було високим. Цей сплеск магнітного поля в первинній обмотці викликав потужний імпульс струму у вторинній обмотці, який хвилею поширювався по двом спіралям цієї біфілярного обмотки, формую в результаті стоячу хвилю напруги (ефірного тиску) над нею.

Як відомо вимушені коливання в коливальній системі, як правило, відбуваються з частотою вимушених коливань або його гармонік. Приймемо, що імпульс струму в первинній обмотці і сплеск магнітного поля всередині її задавався Тесла в формі позитивного прямокутного імпульсу. Значить і коливання ефіру над вторинною обмоткою задавалися основною частотою коливань в первинній обмотці, але ось форма цих стоячих хвиль визначалася вже параметрами вторинної обмотки, а значить, що на одних частотах коливання посилювалися, а на інших могли помітно слабшати. Це в підсумку вело до того, що солітонопорождающіе коливання ефіру над вторинною обмоткою вже не були схожі на прямокутні імпульси, а визначалися в помітному ступені самої вторинною обмоткою. Не дарма Тесла так тчательно ставився до процесу вибору провідника для вторинної котушки і способу намотування. Крім того вивчають спадщину Тесла звернули увагу, що з математичних методів він використовував проктически тільки перетворення Фур'є. Той, хто знає, що це таке розуміє, що будь-який прямокутний імпульс в первинній обмотці ТТ можна промоделювати у вигляді суми гармонійних коливань. Так ось, набір цих коливань у вторинній обмотці буде представлений тим же набором гармонік, але вже з іншими коефіцієнтами, що викличе зміна форми стоячій хвилі у вторинній обмотці. І вона замість прямоуголний форми буде схожа на своєрідний пакет гармонійних коливань, амплітуда яких збільшується від краю до центру вторинної обмотки.

Виходить, що вторинна обмотка в трансформаторі Тесла працювала як оптичний лазер, періодично вистрілюючи кульові блискавки або строго спрямовані локально обмежені ударні хвилі. У лазера теж є котушка для енергетичної накачування, яка випромінює когерентне випромінювання, енергія якого накопичується в кристалі, наприклад рубін, довжину якого підбирають дуже строго, щоб на ній могло вкластися ціле число періодів обраної світлової хвилі, наприклад червоного кольору, а потім, коли енергії накопичується в достатку, «теліпаючись» у вигляді стоячої хвилі вздовж усього кристала від одного торця до іншого, по досягненню критичного порога енергії стоячій світлової хвилі кристал вистрілює своєрідний світловий Олітон (хвильової пакет) через один зі своїх торців, який спеціально роблять напівпрозорим.

Ось тому Тесла назвав свою вторинну біфілярного котушку котушкою для електромагніту. Тільки не «постійного», а імпульсного, у вигляді первинної котушки його улюбленого трансформатора.

Але повернемося до униполярного динамо або мотору. Як для униполярного мотора, так і для униполярного генератора важливо, щоб обертався електропровідний диск, який повинен володіти невеликим внутрішнім опором (золото, срібло, мідь). Магніт може не обертатися або він може обертатися як разом з диском, так і сам по собі, але виключно паралельно диска, що обертається.

Таке відкриття було зроблено А. Родіним. Їм виявлено, що реакція на циліндричній магніті-статорі при обертовому диску-роторі в уніполярному двигуні повністю відсутня (рис.6). З іншого боку обертання постійного магніту ніяк не впливало на обертання диска. Важливий лише факт наявності магнітного поля, його напруженість і напрямок силових ліній. Простіше кажучи, наявність струменів ефіру, «вентилятором» для яких є магніт, біля південного полюса він ефір «засмоктує», а з північного полюса «видуває». Так як в області північного полюса магніту створюється зона з підвищеним ефірним тиском, а біля південного полюса - зі зниженим тиском, то «видувається» з північного полюса ефір повертається до південного полюса, але вже обтікаючи магніт зовні. Так магнітом формується торовідний ефірний вихор.

Мал. 6. Схема досвіду А.Родіна.

В рамках відомих уявлень явище не має коректного пояснення, так як знаходиться в протиріччі з законами механіки. Насправді до магніту прикладені компенсувати поздовжні сили F║ від обертового диска і нерухомого провідника токоподвода, в результаті чого сумарний момент на магніті дорівнює нулю і він залишається в стані спокою. Роль статора виконує нерухомий провідник токоподвода, на який передається реакція від магніту - поперечна сила F┴, проте безпосередньої дії на обертовий диск-ротор магнітне поле струмопідвідного провідника-статора не робить. Таким чином, від струмопідвідного провідника-статора обертається момент передається на магніт, а від магніту, в свою чергу, обертається момент передається на диск-ротор, при цьому магніт виконує роль активного передавального тіла, залишаючись весь час нерухомим. Сумарний крутний момент на магніті завжди залишається рівним нулю.

З позицій ефіродінамікі механізм обертання диска в уніполярному моторі дуже простий. Коли струм проходить в диску, що знаходиться в постійному магнітному полі, напрямок силових ліній якого паралельно осі обертання диска, то даний струм створює навколо себе круговий магнітне поле, напрямок обертання якого можна визначити за правилом правої руки, яке і взаємодіє з постійним магнітним полем. В результаті з одного боку від цієї струмового «доріжки» магнітне поле посилюється, а з іншого послаблюється. Або, якщо виходити з ефекту Магнуса для ефірних потоків, то з одного боку струмового «доріжки» ефірне тиск падає, а з іншого зростає. Різниця ефірний тисків впливає не на сам струм, а на носій струму, яким є що проводить диск і провертає його навколо осі на деякий кут. Але струмовий «доріжка» просторово залишається там же, на старому місці, тому разом з нею залишаються на місці зони підвищеного і зниженого ефірного тиску, які знову провертають струмопровідний диск. І так оборот за оборотом. Ось чому важливо, щоб магнітне поле достатньої напруженості розташовувалося якраз над (під) струмового «доріжкою». В іншому місці магнітне поле марно.

Поясніті роботу униполярного генератора такоже можна з позіцій ефіродінамікі. При обертанні токопроводящего диска електрони, як найбільш рухливі ефірні вихрові освіти створюють в диску концентричні струми, навколо яких створюється циліндричний магнітне поле. Це циліндричний магнітне поле взаємодіє з постійним магнітним полем зовнішнього магніту, і в залежності від напрямку обертання токопроводящего диска електрони будуть або відтісняти до периферії диска, або збиратися в центрі диска. Різниця концентрацій електронів в центрі і на периферії диска будуть породжувати напруга. Але тут є одна тонкість, на яку в відомих мені матеріалах ніхто не звертає увагу. Справа в тому, що на електрони буде діяти і відцентрова сила, яка рівноцінна різниці тисків ефіру і напрузі. Тому важливо, щоб диск, напрямок струмового «доріжки» в просторі і розташування магнітних полюсів зовнішнього магніту було таким, щоб електрони відсував на периферію диска як під дією відцентрової сили, так і під дією сили Лоренца (ефекту Магнуса), що дозволить обом силам посилювати ефект один одного.

В результаті між центром і периферією диска виникає напруга, а в разі замикання електродів на навантаження через неї протікає електричний струм. І як у випадку з уніполярним мотором досить, щоб магнітне поле було розташоване над (під) лінією, що з'єднують електроди, з яких знімається напруга. Це дозволить використовувати потужні, але невеликі за габаритами магніти (електромагніти).

Таким чином, з позицій ефіродінамікі легко пояснюються особливості роботи униполярного двигуна або униполярного генератора. І найголовніше, стає зрозуміло, чому обертання магніту при наявності окремого проводить диска необов'язково. Важливо, що всі ці ефекти пов'язані з характером взаємодії ефірних полів - магнітного поля постійного магніту і циліндричних магнітних полів, динамічно що виникають або протікають меду електродами струмів в обертовому диску. У гідродинаміці і аеродинаміці цей ефект має аналога у вигляді ефекту Магнуса. Наприклад, аналогом униполярного двигуна може служити вітрогенератор з лопатями, виконаних у вигляді примусово обертаються циліндрів. Кілька таких вітрогенераторів встановлені в Білорусії.

Намагаючись спростити рішення, пропоноване Калашниковим Ю.Я., я звернув увагу на давно відомий варіант постійного магніту як підковоподібний (рис.7)

Рис.7. Підковоподібний магніт.

В такому магніті, як він зображений на малюнку, магнітні лінії теж будуть зліва замикатися між північним (синій) і південним (червоний) магнітними полюсами «по повітрю», але інші ділянки магнітних ліній (в правій частині магніту) будуть проходити всередині магніту, і , таким чином, будуть захищені від впливу магнітного поля такого ж магніту, коли, наприклад, два або більше таких магнітів будуть збудовані в ланцюжок (рис.8).

Рис.8. Ланцюжок підковоподібних магнітів.

Якщо підковоподібний магніт розташувати між полюсами потужного постійного магніту як це показано на малюнку рис.9. то в результаті враімодействія магнітних полів на підковоподібний магніт почне діяти сила, яка буде прагнути перемістити підковоподібний магніт вправо.

Рис.9. Підковоподібний магніт в магнітному полі потужного магніту.

Причини, за якими на подковообразной магніт в магнітному полі потужного постійного магніту буде діяти сила, пояснюються точно так же, як це було зроблено в статті Калашникова Ю.Я. Справді, магнітні силові лінії від північного полюса подковообразного магніту до південного будуть описувати якщо не окружність, то криву, схожу на еліпс. Напрямок цих силових ліній буде збігатися з напрямком силових ліній «статорної» потужного магніту. В результаті зліва від подковообразного магніту буде спостерігатися підвищення щільності магнітного поля, тоді як праворуч від подковообразного магніту щільність магнітного поля буде знижуватися. Виходячи з ефірних уявлень можна вважати, що зліва від подковоорбразного магніту тиск ефіру буде вище, ніж справа. Все це вказує на те, що на підковоподібний магніт буде действать горизонтальна сила F, як це зазначено на рис.9.

Тепер, думаю, зрозуміло, чому я вказав, що даний спосіб є деяким удосконаленням способу, запропонованого Калашниковим Ю.Я. Говорячи простою мовою, я пропоную замкнути, наприклад, праві полюса складеного магніту по його схемі звичайним магнитопроводом, тим самим захистивши ці полюси від впливу сусідніх складових роторних магнітів.

Інше вже справа техніки. Як роторних і статорних магнітів можна буде використовувати електромагніти, але для моторів малої потужності в кілька кіловат можна буде використовувати магніти. Думаю, що особливу увагу доведеться приділити подковообразно магніту, якому, по ідеї, можна надати більш зручну форму, як з метою спрощення технології, так і з метою формування між його полюсами магнітного поля, магнітні лінії якого будуть максимально наближені до півкола.

Альо це ще не все. Якщо два таких підковоподібних магніту з'єднати протилежними полюсами, то магніти утворюють кільце, в якому магнітне поле обох магнітів з'єднається в кільцеве (закільцьованих) магнітне поле. Такий магніт перестане притягувати залізні предмети, так як за межі цього магніту вийде жодна силова лінія. Але це не означає, що такий магніт, а точніше його закільцьованих магнітне поле, що не буде взаємодіяти з іншими магнітними полями. А так як магнітне поле такого магніту буде являти собою обертається в одну сторону ефірне кільце, то таке поле при взаємодії із зовнішнім магнітним полем постійного магніту поведе себе також як і магнітне поле провідника зі струмом, а може навіть і краще. Такий магніт, якщо його правильно розташувати в зовнішньому магнітному полі буде переміщатися як провідник зі струмом.

Підтвердженням цьому може служити досвід В.Чернікова. На провідник зі струмом в магнітному полі постійного магніту діє сила Лоренца (рис.10). Однак якщо провідник закрити циліндричним екраном з магнітомягкого матеріалу, то дія на провідник магнітного поля практично зникає, але зате сила виявляється прикладеною тепер до знеструмленими екрану.

Рис.10. Схема досвіду В.Чернікова.

Явище можна пояснити тільки при обліку взаємодії струмів провідника і індукованих еквівалентних струмів екрану з полями векторного потенціалу у внутрішній порожнині екрану. Цей досвід прекрасно об'ясняестя з ефіродінаміческіх принципів. У циліндрі під дією магнітного поля провідника зі струмом виникає циліндричний закільцьованих магнітне поле, циліндр з таким магнітним полем буде взаємодіяти з урахуванням ефекту Магнуса так само як і провідник з струмом. При обраних на малюнку параметрах циліндр буде виштовхувати з магнітного поля N - S. В результаті отримуємо схему униполярного мотора (рис.11).

Рис.11. Схема униполярного мотора Власова В.М.

Але раз з двох підковоподібних магнітів можна отримати «закільцований магніт» або магніт з закільцьованим магнітним полем, то, швидше за все, такі магніти з закільцьованим магнітним полем всередині можна відразу готувати з кільцевої заготовки, які використовуються, наприклад, для виготовлення осьових або радіальних магнітів.

Тут головне принцип роботи і спосіб створення кругового, закільцьованого магнітного поля. Тепер залишається подумати як найбільш раціонально реалізувати цей принцип на практиці. І тут можуть бути варіанти. У першому ж випадку, який приходить на розум, уздовж ротора маємо трубки з таких магнітів, ці трубки з магнітів не заважатимуть таким же сусіднім трубках, так як їх магнітне поле надійно сховано. Щоб магніти не руйнувалися, їх можна «насаджувати» на циліндр як на шампур з непровідного електричний струм матеріалу. Щось схоже на таку конструкцію (рис.12). Єдино, що треба забезпечити, щоб довжина статора над трубками з кільцевих магнітів на роторі була трохи більше довжини трубкок. Інакше частина магнітів буде обертатися без толку.

Мал. 12. Уніполярна машина.

У разі використання в якості таких циліндрів, на які будуть «нанизуватися» кільцеві магніти, алюмінієвих або мідних циліндрів (провідників) буде одночасно створюватися на кінцях циліндрів ЕРС, яку начебто можна буде задарма знімати і направляти в навантаження. Але аналіз породжується при цьому магнітного поля за правилом правої руки показує, що магнітне поле породжується струму буде закручуватися за годинниковою стрілкою, тоді як магнітне поле в закільцьованих магніті закручено проти годинникової стрілки. В результаті у нас не буде ні двигуна, ні генератора. Але ніщо не заважає посадити уніполярний двигун і уніполярний генератор на одну вісь, продумавши їх конструкції, щоб мати джерело електричної енергії.

По правді кажучи, не віриться, що все так просто.

джерела:

1. Калашников Ю.Я. Роторний уніполярний магнітний двигун [РУМД].
2. Головко В.П. Вічний двигун першого роду.
3. Миколаїв В.Г. Сучасна електродинаміка та причини її парадоксальності.

безпаливної енергетика

на головну