Униполярный мотор замкнутого магнитного поля. Занимательная физика: вращающееся магнитное поле на уроке

Использование: в качестве привода вращения. В магнитном вращающемся устройстве, на роторе, закрепленном на вращающемся валу, расположено несколько постоянных магнитов по направлению вращения таким образом, что одинаковые магнитные полюса обращены наружу. Таким же образом расположены на роторе балансиры для уравновешивания этого ротора. Каждый из постоянных магнитов размещен с наклоном по отношению к линии радиального направления ротора. На внешней периферии ротора электромагнит расположен навстречу ротору, и прерывисто возбуждается согласно вращению ротора. В заявленном магнитном вращающемся устройстве с постоянных магнитов можно эффективно получать энергию вращения. Это становится возможным благодаря уменьшению, насколько это возможно, подаваемого к электромагнитам тока так, что только потребное количество электроэнергии подается на электромагниты. В этом заключается технический результат. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к магнитному вращающемуся устройству и, в частности, к магнитному вращающемуся устройству, которое использует многократно пульсирующие силы, возникающие между постоянным магнитом и электромагнитом. В обычных электрических моторах якорь в качестве ротора состоит из витков проволоки, а электрическое поле в качестве статора состоит из постоянного магнита. В таких обычных электромоторах, однако, ток обычно следует подавать к обмотке якоря, который вращается. Когда подают ток, то генерируется тепло, что вызывает тот недостаток, что в действительности получается не так много движущей силы. Это в свою очередь приводит к тому, что нельзя получить достаточно эффективные силы магнитного поля от постоянного магнита. Кроме того, в обычном электродвигателе, поскольку конструкция якоря такова, что он состоит из обмоток, момент инерции не может быть очень высоким, так что достаточный крутящий момент не получается. Для того чтобы преодолеть указанные выше недостатки такого обычного электромотора, было предложено в японской заявке N 61868-1993 (патент-аналог США N 4751486) магнитное вращающее устройство, в котором расположено вдоль двух роторов соответственно несколько постоянных магнитов с заранее заданным углом и в котором электромагнит расположен на одном из роторов. В сконструированном, как правило, обычном электромоторе существует предел, до которого можно повышать эффективность преобразования энергии. В дополнение к этому, нельзя получить достаточно высокий крутящий момент электромотора. По приведенным выше причинам в настоящее время различные усовершенствования были проведены на существующих электромоторах без какого-либо успеха. Сконструированный таким образом электромотор обеспечивает удовлетворительные характеристики. В магнитном вращающемся устройстве, раскрытом в японской заявке N 61868-1993 (патент США N 4751486), вращается пара роторов. Следовательно, необходимо, чтобы каждый из роторов имел высокую точность и в дополнение к этому должны быть выполнены измерения для более легкого управления вращением. Наиболее близким к предложению по технической сущности и максимальному количеству сходных признаков является вращающееся устройство, содержащее вращающийся вал, ротор, который закреплен на вращающемся валу, постоянные магниты, расположенные на роторе, и средства для уравновешивания вращения, которые выполнены из немагнитного материала в виде немагнитного ротора, при этом постоянные магниты выполнены плоскими и расположены таким образом, что несколько магнитных полюсов одного типа полярности расположены по внешней периферийной поверхности в направлении вращения и несколько магнитных полюсов другого типа полярности расположены на внутренней периферийной поверхности, причем каждая пара соответствующих магнитных полюсов одной и другой полярности расположены наклонно по отношению к радиальной линии, электромагнитные средства расположены навстречу ротору для развития магнитного поля, которое обращено к магнитному полю ротора, детекторные средства для определения положения вращающего ротора, чтобы обеспечить возбуждение электромагнитных средств (см. заявку WO 94/01924, H 01 N 11/00, 1994). С точки зрения описанных выше проблем, цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы создать магнитное вращающееся устройство, в котором энергию вращения можно эффективно получить от постоянного магнита при минимальном количестве затрат электроэнергии и в котором регулирование вращения можно проводить относительно просто. Согласно одному аспекту изобретения предлагается магнитное вращающееся устройство, содержащее закрепленный на вращающемся валу ротор с расположенными на нем постоянными магнитами, при этом постоянные магниты расположены таким образом, что их магнитные полюса одной полярности расположены вдоль внешней периферийной поверхности в направлении вращения, а их магнитные полюса другой полярности расположены вдоль внутренней периферийной поверхности, причем каждая пара соответствующих магнитных полюсов и другой полярности расположена наклонно по отношению к радиальной линии; детекторные средства для прерывистого возбуждения электромагнитного средства, взаимодействующего с ротором, электромагнитное средство расположено лицевой поверхностью навстречу ротору для возбуждения магнитного поля противоположной его полюсам полярности с того места, где опережающий постоянный магнит по условию вращения ротора проходит лицевую поверхность электромагнитного средства в направлении вращения, а ротор содержит балансиры для уравновешивания его вращения. Постоянные магниты могут быть выполнены в виде плоских магнитов. Балансиры для уравновешивания вращения ротора выполнены из немагнитного материала. Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предлагается магнитное вращающееся устройство, содержащее закрепленный на вращающемся валу первый ротор с расположенными на нем постоянными магнитами, при этом постоянные магниты первого ротора расположены таким образом, что несколько магнитных полюсов одной полярности расположены вдоль его внешней периферийной поверхности в направлении вращения, а несколько магнитных полюсов другой полярности расположены вдоль его внутренней периферийной поверхности, причем каждая пара соответствующих магнитных полюсов одной и другой полярности расположена наклонно по отношению к радиальной линии детекторного средства для возбуждения первого электромагнитного средства, взаимодействующего с ротором, причем второй ротор, который вращается вместе с первым ротором и закреплен на вращающемся валу, имеет несколько расположенных на нем постоянных магнитов, при этом постоянные магниты второго ротора расположены одной магнитной полярностью вдоль внешней периферийной поверхности в направлении вращения, а другой магнитной полярностью вдоль внутренней периферийной поверхности, причем каждая пара соответствующих магнитных полюсов из одной и другой полярности расположена наклонно относительно радиальной линии, второе электромагнитное средство соединено магнитной связью с первым электромагнитным средством так, что при намагничивании стороны, обращенной к роторам, противоположны по полярности друг другу и создают магнитное поле, идентичное по полярности соответствующим постоянным магнитам роторов так, что они отталкиваются друг от друга, причем электромагнитные средства возбуждаются, когда начальная точка, расположенная между опережающим и последующим постоянными магнитами ротора, сравнивается с центральной точкой первого и второго электромагнитного средства, и обесточиваются, когда проходит последний магнит, причем оба ротора имеют несколько балансиров для уравновешивания. Описание чертежей:

Фиг. 1 - пространственный вид, схематически изображающий вращающееся устройство согласно настоящему изобретению;

Фиг. 2 - вид сбоку магнитного вращающегося устройства, изображенного на фиг. 1;

Фиг. 3 - вид в плане на ротор магнитного вращающегося устройства, изображенного на фиг. 1 и 2;

Фиг. 4 - электрическая схема цепи в магнитном вращающемся устройстве, показанном на фиг. 1;

Фиг. 5 - вид сверху, показывающий распределение магнитного поля, образованного между ротором и электромагнитом (электромагнитным средством) в магнитном вращающемся устройстве, представленном на фиг. 1 и 2;

Фиг. 6 - пояснительная схема, изображающая крутящий момент, который вызывает вращение ротора в магнитном вращающемся устройстве по фиг. 1 и 2. Магнитное поле, развиваемое электромагнитными средствами, и магнитное поле от постоянных магнитов взаимно отталкиваются друг от друга. В дополнение к этому магнитное поле от постоянных магнитов сглаживается магнитными полями от других расположенных по соседству постоянных магнитов и электромагнитных средств. Следовательно, между ними создается крутящий момент, достаточный для вращения ротора. Поскольку ротор обладает высокой инерционной силой, когда ротор начинает вращаться, то его скорость растет под действием инерционной силы и поворачивающей силы. Магнитное вращающееся устройство, соотнесенное с одним примером осуществления настоящего изобретения, будет далее описано со ссылками на следующие чертежи. Фиг. 1 и 2 представляют собой схематическое изображение магнитного вращающегося устройства, соотнесенного с одним примером осуществления настоящего изобретения. По всему описанию термин "магнитное вращающееся устройство" включает в себя электрический двигатель, и в соответствии с его основным назначением получения вращающей силы от магнитных сил постоянных магнитов он относится к вращающимся устройствам, использующим силы магнитного поля. Как показано на фиг. 1, в магнитном вращающемся устройстве, относящемся к одному примеру осуществления настоящего изобретения, вращающийся вал 4 закреплен с возможностью вращения на раме 2 с подшипниками 5. На валу 4 закреплены первый магнитный ротор 6 и второй магнитный ротор 8, оба они создают вращающие силы; и вращаемая масса 10, которая имеет несколько смонтированных на ней стержнеобразных магнитов 9 для получения вращающих сил в качестве энергии. Они закреплены таким образом, чтобы иметь возможность вращаться с вращающимся валом 4. У первого и второго магнитных роторов 6 и 8 расположены, как это будет подробно описано ниже со ссылками на фиг. 1 и 2, первый электромагнит 12 и второй электромагнит 14 соответственно, которые возбуждаются одновременно с вращением первого и второго магнитных роторов 6 и 8, оба они обращены друг к другу и каждый расположен с магнитным зазором. Первый и второй электромагниты 12 и 14 смонтированы соответственно на кронштейне 16, они образуют линию магнитной индукции. Как показано на фиг. 3, каждый из первого и второго магнитных роторов 6 и 8 имеет несколько расположенных на их дискообразной поверхности плоских магнитов 22A - 22H для развития магнитного поля и создания вращающих сил и несколько балансиров 20A - 20H, изготовленных из немагнетиков, для уравновешивания магнитных роторов 6 и 8. Согласно примеру осуществления первый и второй магнитные роторы 6 и 8, каждый, имеют расположенные по дискообразной поверхности 24 с равными промежутками восемь плоских магнитов 22A - 22H на половине внешней периферийной поверхности и восемь балансиров 20A - 20H вдоль другой половины внешней периферийной поверхности. Как показано на фиг. 3, каждый из плоских магнитов 22A - 22H расположен таким образом, что продольная ось 1 составляет угол D относительно радиальной осевой линии 11 дискообразной поверхности 24. В этом примере осуществления для угла D установлены углы 30 и 56 o . Подходящий угол, однако, может быть установлен в зависимости от радиуса дискообразной поверхности 24 и количества плоских магнитов 22A - 22H, которое следует расположить на дискообразной поверхности 24. Как изображено на фиг. 2, с точки зрения эффективного использования магнитного поля предпочтительно, чтобы плоские магниты 22A - 22H на первом магнитном роторе 6 располагались таким образом, чтобы их N-полюса выступали наружу, в то время как плоские магниты 22A - 22H на втором магнитном роторе 8 расположены таким образом, что их S-полюса выступают наружу. Снаружи от первого и второго магнитных роторов 6 и 8 расположены первый и второй электромагниты 12 и 14, обращенные навстречу первому и второму роторами 6 и 8 соответственно с магнитным зазором. Когда первый и второй электромагниты 12 и 14 возбуждаются, они создают магнитное поле, идентичное по полярности соответственным им плоским магнитам 22A - 22H, так, что они отталкиваются один от другого. Другими словами, как показано на фиг. 2, поскольку плоские магниты 22A - 22H на первом магнитном роторе 6 имеют свои N-полюса, обращенные наружу, то первый электромагнит 12 возбуждается таким образом, что сторона, обращенная к первому магнитному ротору 6, создает N-полярность. Подобным образом, поскольку плоские магниты 22A - 22H на втором магнитном роторе 8 имеют свои S-полюса, обращенные наружу, то второй электромагнит 14 возбуждается таким образом, что сторона, обращенная к плоским магнитам 22A - 22H, создает S-полярность. Первый и второй электромагниты 12 и 14, которые магнитным образом соединены с помощью кронштейна 16, намагничиваются таким образом, что стороны, обращенные к их соответственным роторам 6 и 8, противоположны по полярности относительно друг друга. Это означает, что магнитные поля электромагнитов 12 и 14 могут быть эффективно использованы. Чувствительный элемент, такой как микровыключатель 30, предусмотрен на одном любом из роторов, первом магнитном роторе 6 или втором магнитном роторе 8, для определения положения вращения магнитных роторов 6 и 8. Это означает, как показано на фиг. 3, что при направлении вращения плоских магнитов 22A - 22H первый и второй магнитные роторы 6 и 8 соответственно возбуждаются, когда проходит опережающий плоский магнит 22A. Другими словами, при направлении 32 вращения электромагнит 12 или 14 возбуждается, когда начальная точка S 0 , расположенная между опережающим плоским магнитом 22A и последующим плоским магнитом 22B, сравняется с центральной точкой R 0 либо электромагнита 12, либо электромагнита 14. В дополнение к этому при направлении 32 вращения плоских магнитов 22A - 22H первый и второй магнитные роторы 6 и 8 обесточиваются, когда проходит последний плоский магнит 22A. В этом примере осуществления конечная точка E 0 установлена симметрично от начальной точки S 0 на вращающейся дискообразной поверхности 24. Когда конечная точка E 0 сравняется с центральной точкой R 0 электромагнита 12 либо электромагнита 14, то электромагнит 12 или 14 соответственно обесточивается. Как будет показано ниже, при центральной точке R 0 электромагнита 12 или 14, установленного произвольно между начальной точкой S 0 и конечной точкой E 0 , магнитные роторы 6 и 8 начинают вращаться, если электромагниты 12 и 14 и их плоские магниты 22A - 22H обращены друг к другу. Когда используется микровыключатель, такой как чувствительный элемент 30, для определения положения вращения, то допускается, чтобы точка контакта микровыключателя проскользила по поверхности вращающейся дискообразной поверхности 24. Предусматривается такой шаг для начальной S 0 и конечной точки E 0 , что контакт микровыключателя замыкается между начальной точкой S 0 и конечной точкой E 0 . Зона вдоль периферии между ними выступает за другие периферийные зоны вращающейся дискообразной поверхности 24. Очевидно, что может быть использован фотодатчик или подобные ему элементы вместо микровыключателя вроде чувствительного элемента 30 для определения положения вращения. Как показано на фиг. 4, обмотки электромагнитов 12 и 14 подсоединены к источнику 42 энергии на прямом токе через подвижный контакт реле 40, который подключен к серии с обмотками. Последовательная цепь, включающая реле 40 (соленоид) и чувствительный элемент 30, или микровыключатель, подключена к источнику 42 энергии на прямом токе. Кроме того, с точки зрения преобразования энергии, к источнику 42 энергии на постоянном токе подключен переключатель 44, такой как солнечный элемент. Предпочтительно, чтобы источник 42 энергии на постоянном токе имел возможность постоянно заряжаться, используя солнечную энергию или тому подобное. В магнитном вращающемся устройстве, показанном на фиг. 1 и 2, распределение магнитного поля, представленное на фиг. 5, образовано между плоскими магнитами 22A - 22H, расположенными на каждом из магнитных роторов 6 и 8, и электромагнитами 12 и 14, которые обращены к ним соответственно. Когда электромагнит 12 или 14 возбуждается, магнитное поле плоского магнита на плоских магнитах 22A - 22H вблизи электромагнита 12 или 14 искажается в продольном направлении в соответствии с направлением вращения. В результате этого между ними возникает пульсирующая сила. Как это очевидно из деформации магнитного силового поля, пульсирующая сила имеет большую составляющую в продольном или перпендикулярном направлении и создает крутящий момент, как показано по стрелке 32. Подобным образом магнитное поле плоского магнита на плоских магнитах 22A - 22H, которые затем входят в магнитное поле электромагнита 12 или 14, деформируется, поскольку оно перемещается к противоположному полюсу предыдущего плоского магнита в плоских магнитах 22A - 22H, то есть магнитное поле искажается в большей степени и благодаря этому сглаживается. Это означает, что пульсирующая сила, возникающая между плоскими магнитами в плоских магнитах 22A - 22H, которые уже вошли в магнитное поле электромагнитов 12 или 14 больше, чем пульсирующая сила, создаваемая между следующими входящими плоскими магнитами в плоских магнитах 22A - 22H и электромагнитами 12 или 14. Соответственно вращающая сила, показанная стрелкой 32, действует на вращающуюся дискообразную поверхность 24. Вращающаяся дискообразная поверхность 24, которой уже была сообщена сила, продолжает вращаться благодаря инерционным силам, даже тогда, когда она уже обесточена после того, как конечная точка E 0 прошла касание с центральной точкой R 0 электромагнита 12 или 14. Чем больше инерционная сила, тем плавнее вращение. На начальном этапе вращения угловой момент, как изображено на фиг. 6, сообщается вращающейся дискообразной поверхности 24. Это значит, что в начале вращения, как показано на фиг. 6, когда полюс М плоского магнита слегка смещен в направлении вращения от полюса M" электромагнита, пульсирующая сила вступает в действие между обоими полюсами M и M" плоского магнита у вращающейся стороны и электромагнитом у неподвижной стороны соответственно. Следовательно, исходя из соотношения, изображенного на фиг. 6, угловой крутящий момент T возникает на основании формулы T = Fa cos(-), где "a" есть величина постоянная. Этот угловой момент запускает вращение вращающейся дискообразной поверхности 24. После того как вращающаяся дискообразная поверхность 24 начала вращениe, скорость ее вращения постепенно растет вследствие инерционного момента, что позволяет создавать большую вращающую и движущую силу. После того как создано устойчивое вращение вращающейся дискообразной поверхности 24, то можно развивать необходимую электродвижущую силу в катушке электромагнита (не показано) путем вынесения ее наружу вблизи вращающейся массы 10, которая предназначена вращаться вместе с вращающейся дискообразной поверхностью 24. Эта электромагнитная энергия может быть использована по другому назначению. Этот принцип вращения основан на принципе вращения магнитного вращающегося устройства, уже раскрытого в японской патентной заявке 61868 (1993) (патент-аналог США N 4751486 H 01 F 7/14) изобретателем. Это значит, что даже если электромагнит, предусмотренный на одном из роторов магнитного вращающегося устройства в такой патентной заявке, закреплен, то он вращается в соответствии с принципом вращения, раскрытым здесь. Количество плоских магнитов 22A - 22H не ограничивается до "8", как показано на фиг. 1 и 3. Может быть использовано любое количество магнитов. В описанном выше примере осуществления, хотя плоские магниты 22A - 22H расположены вдоль одной половины периферийной зоны дискообразной поверхности 24, а балансиры 20A - 20H расположены вдоль другой половины периферийной зоны, плоские магниты также могут быть расположены вдоль других зон дискообразной поверхности 24. Предпочтительно, чтобы балансиры в дополнение к магнитам были предусмотрены вдоль части периферийной зоны дискообразной поверхности. Противовесы, которые не надо собирать в один блок, могут быть выполнены в виде одного листа пластины, которая проходит по внешней периферийной зоне дискообразной поверхности. В дополнение к этому в описанном примере осуществления, в то время как конструкция выполнена такой, что позволяет возбуждать электромагниты в течение заданного промежутка времени за каждый оборот вращающейся дискообразной поверхности, можно сконструировать электрическую цепь таким образом, чтобы при увеличенном числе оборотов разрешить возбуждение электромагнитов за каждый оборот вращающейся дискообразной поверхности, начиная со второго ее оборота вперед. Далее в описанном выше примере осуществления для постоянных магнитов были использованы плоские магниты, но могут быть использованы и другие типы постоянных магнитов. В действительности, любой тип магнита может быть использован в качестве постоянного магнита настолько, насколько можно расположить несколько магнитных полюсов одного типа вдоль внешней поверхности внутренней периферии и несколько магнитных полюсов другого типа расположить вдоль внутренней периферийной поверхности дискообразной поверхности так, чтобы пара соответствующих магнитных полюсов одной и другой полярности была расставлена с наклоном по отношению к радиальной линии II, как показано на фиг. 3. Хотя в приведенном выше примере осуществления плоские магниты 22A - 22H смонтированы на магнитных роторах 6 и 8, они могут быть электромагнитами. В этом случае электромагниты 12 и 14 могут быть альтернативно электромагнитами или постоянными магнитами. Согласно магнитному вращающемуся устройству по настоящему изобретению можно эффективно получить энергию вращения от постоянных магнитов. Это становится возможным благодаря уменьшению, по возможности намного, тока, подаваемого к электромагнитам, настолько, что лишь потребное количество электроэнергии расходуется на электромагниты. Следует иметь в виду, что для специалиста в данной техники становятся очевидными многие изменения и поправки изобретения, и оно предназначено включить такие очевидные модификации и замены в объем формулы изобретения, представленной здесь.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Магнитное вращающееся устройство, содержащее закрепленный на вращающемся валу ротор с размещенными на нем постоянными магнитами, при этом постоянные магниты расположены таким образом, что их магнитные полюса одной полярности расположены вдоль внешней периферийной поверхности в направлении вращения, а их магнитные полюса другой полярности расположены вдоль внутренней периферийной поверхности, причем каждая пара соответствующих магнитных полюсов одной и другой полярности расположена наклонно по отношению к радиальной линии, детекторные средства для прерывистого возбуждения электромагнитного средства, взаимодействующего с ротором, отличающееся тем, что электромагнитное средство расположено с лицевой поверхностью навстречу ротору для возбуждения магнитного поля противоположной его полюсам полярности с того места, где опережающий постоянный магнит по условию вращения ротора проходит лицевую поверхность электромагнитного средства в направлении вращения, а ротор содержит балансиры для уравновешивания его вращения. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что постоянные магниты выполнены в виде плоских магнитов. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что балансиры для уравновешивания вращения ротора выполнены из немагнитного материала. 4. Магнитное вращающее устройство, содержащее закрепленный на вращающемся валу первый ротор с расположенными на нем постоянными магнитами, причем постоянные магниты первого ротора расположены таким образом, что несколько магнитных полюсов одной полярности расположены вдоль его внешней периферийной поверхности в направлении вращения, а насколько магнитных полюсов другой полярности расположены вдоль его внутренней периферийной поверхности, причем каждая пара соответствующих магнитных полюсов одной и другой полярности расположена наклонно по отношению к радиальной линии, детекторное средство для возбуждения первого электромагнитного средства, взаимодействующего с ротором, отличающееся тем, что оно снабжено вторым электромагнитным средством и вторым ротором, который вращается вместе с первым ротором, закреплен на вращающемся валу и имеет несколько расположенных на нем постоянных магнитов, при этом постоянные магниты второго ротора расположены одной магнитной полярностью вдоль внешней периферийной поверхности в направлении вращения, а другой магнитной полярностью - вдоль внутренней периферийной поверхности, причем каждая пара соответствующих магнитных полюсов одной и другой полярности расположена наклонно относительно радиальной линии, второе электромагнитное средство соединено магнитной связью с первым электромагнитным средством так, что при намагничивании стороны, обращенные к роторам, противоположны по полярности друг другу и создают магнитное поле, индентичное по полярности соответствующим постоянным магнитам роторов, так, что они отталкиваются друг от друга, причем электромагнитное средство возбуждаются, когда начальная точка, расположенная между опережающим и последующим постоянными магнитами ротора, сравнивается с центральной точкой первого или второго электромагнитного средства, и обесточиваются, когда проходит последний магнит, причем оба ротора имеют несколько балансиров для уравновешивания их вращения. 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что постоянные магниты выполнены в виде плоских магнитов, а средства для уравновешивания ротора выполнены из немагнитного материала.

Cтраница 1

Вращение постоянного магнита с частотой П создает в пространстве магнитное поле, вращающееся с такой же частотой. Такая же картина имеет место в электрических машинах переменного тока, если ротор представляет собой постоянный магнит или электромагнит. У явнополюсного ротора (рис. 18.2, а; 18.3, а) сердечник из ферромагнитного материала имеет ярко выраженные выступы - полюсы, на которых размещены катушки. Неявнополюсный ротор (рис. 18.2, б; 18.3, о) выполнен в виде цилиндра, на котором размещена распределенная по пазам обмотка возбуждения. У многополюсных роторов (р 1) северные и южные полюсы чередуются. Роторы, изображенные на рис. 18.2, а, б, имеют одну пару (2р 2), а показанные на рис. 18.3, а, 6 - две пары (2р 4) полюсов. При 2р 4 роторы изготовляют явнополюсными.  

Схеме магнитного тахометра.

Вращение постоянного магнита 1 вызывает появление в диске (или стаканчике) 2, выполненном из немагнитного материала, индуктированных токов. В результате взаимодействия этих токов с магнитным полем возникает вращающий момент 7И1; действующий на диск в направлении вращения магнита и пропорциональный угловой скорости йг последнего М1С1со1, где Сг - коэффициент пропорциональности.  

При вращении постоянного магнита вслед за ним поворачивается картушка вместе с осью, закручивая спиральную пружину, которая одним концом крепится к оси, а другим - к корпусу спидометра. При закручивании спиральная пружина создает противодействующий моменту MI момент М2, который пропорционален углу поворота картушки.  

При вращении постоянного магнита / в сердечнике 5 магнитопровода создается магнитный поток, изменяющийся по величине и направлению.  

При вращении постоянного магнита в процессе работы электродвигателя в рамке 2 создается электрический ток, в результате чего между постоянным магнитом и цилиндром возникает сила взаимодействия. Рамка поворачивается, замыкая соединенные с ней контакты. При остановке электродвигателя контакты размыкаются.  

Схема системы зажигания от магнето низкого (а и высокого (б напряжений.

При вращении двухполюсного постоянного магнита 1 (ротора магнето) в неподвижных стойках с сердечником 2 (якорь магнето) и намотанной на него первичной обмоткой в ней образуется ток, сила которого составляет 2 25 - 3 5 А, напряжение 300 - 500 В.  

Установка технических термометров в оправах при измерении температуры среды с повышенным давлением.

Следовательно, при вращении постоянного магнита вращается шпилька, опуская ли поднимая гайку контактной проволоки вверх или вниз в зависимости от устанавливаемой температуры. Контактную проволоку устанавливают на определенную высоту, при которой столбик ртути соприкасается с концом этой проволоки и изменяется величина температуры замыкания или размыкания контакта.  

Перемешивание в такой ячейке осуществляется сверху вращением постоянного магнита Б так называемом магнитном зажиме, что в случае реакторов неправильной формы намного эффективнее обычно используемого перемешивания снизу магнитными стержнями внутри аппарата (см. разд.  

Зависит ли количества отделенных металлических частиц от частоты вращения постоянного магнита.  

Рассмотренный способ позволяет получить одно срабатывание вместо двух при вращении постоянного магнита вокруг своей оси (см. рис. 2.7, е), так как срабатывание геркона может иметь место только при согласном расположении магнитов. Кольцевые постоянные магниты, один из которых / установлен неподвижно (рис. 2.12, в), а другой 2 линейно перемещается вдоль геркона, также при своем совмещении вызывают размыкание контакт-деталей. При последних двух способах неподвижные, согласно установленные по полярности постоянные магниты могут быть использованы в качестве подмагничивающих, создающих предварительное магнитное поле, не вызывающее срабатывание геркона. При этом снижаются масса и габаритные размеры подвижного управляющего магнита, создающего дополнительное поле, необходимое для срабатывания геркона. Такое выполнение устройства способствует повышению перегрузочной устойчивости устройства.  

Сегодня для вас очередной эксперимент, который, надеемся, заставит вас задуматься. Это динамическая левитация в магнитном поле. В этом случае один кольцевой магнит располагается над таким-же, но большим по размеру. Продаются магниты дешевле в этом китайском магазине .

Это типичный левитрон, который уже был ранее показан (материал ). Большой магнит и маленький. Они направлены друг к другу одноименными полюсами, соответственно отталкиваются, за счет этого и происходит левитация. Присутствует, естественно, магнитная впадина, или потенциальная яма, в которую верхний магнитик садится. Другой момент, это то, что он вращается за счет гироскопического момента, он какое-то время не переворачивается, пока у него скорость не снизится.

В чем замысел эксперимента?

Если мы вращаем волчок только для того, чтобы он не перевернулся, возникает вопрос. А зачем? Если можно взять какую-то спицу, например, деревянную. К ней жестко прикрепить верхний магнитик, а снизу повесить грузчик расположить эту конструкцию над вторым. Таким образом он тоже по идее должен висеть, а нижний грузик не будет давать ему переворачиваться.

Нужно будет очень точно выставить баланс массы этого волчка. Получилось бы магнитная левитация без затрат энергии.

Как это устроено?

Вот кольцевой магнит, в него жестко вставлена деревянная спица. Далее пластинка из пластика с отверстием для стабилизации спицы. И на конце – грузик. Кусочек пластилина для более удобной регулировки подбора массы. Можно откусывать по чуть-чуть и подобрать такую массу всей этой конструкции, чтобы маленький кольцевой магнитик попадал четко в зону левитации.

Давайте его аккуратно поместим внутрь нижнего магнита, он как бы зависает. Кусочком оргстекла можно попытаться стабилизировать его положение. Но вот стабилизации по горизонтали это ему почему-то не придает.

Если убрать пластинку и вернуть все обратно, то магнитик вместе с осью, на которой он покоится, будет сваливаться вбок. Когда он вращается, он почему-то в магнитной яме стабилизируется. Хотя, обратите внимание, при этом вращении он двигается со стороны в сторону, наверное, миллиметров на пять. Точно также он колеблется и в вертикальном положении сверху вниз. Создается такое впечатление, что это магнитная яма имеет определенный люфт. Стоит верхнему магниту попасть в яму, оне его захватывает и удерживает. Остается лишь гироскопическим моментом добиться того, чтобы этот магнит не переворачивался.

В чем была суть эксперимента?

Проверить, если мы сделаем показанную конструкцию с осью, она фактически она выполняет тоже самое, не давая магниту перевернуться. Она выводит его в зону потенциальной ямы, мы подбираем вес этой конструкции. Магнитик находится в яме, но, попадая в нее, почему-то не стабилизируется по горизонтали. Все равно это конструкция сваливается в сторону.

Проведя этот эксперимент, возникает главный вопрос: почему же такая несправедливость, когда этот магнит как волчок вращается, он зависает в потенциальной яме, все отлично стабилизируется и захватывается; а когда создаются те же условия, все тоже самое, то есть масса и высота, яма как будто пропадает. Он просто выталкивается.

Почему нет стабилизации верхнего магнита?

Предположительно, это происходит потому, что невозможно сделать магниты идеальными. Как по форме, так и по намагниченности. Поле имеет какие-то изьяны, перекосы и поэтому в нем не могут два наших магнита найти равновесное состояние. Они обязательно будут соскальзывать, поскольку между ними нет трения. А при вращении левитрона поля как бы сглаживаются, верхняя часть конструкции не успевает при вращении сойти в сторону.

Это понятно, но что мотивировало автора видео сделать этот эксперимент, это наличие потенциальной ямы. Была надежда, что у этой ямы есть какой-то запас прочности для удержания конструкции. Но, увы, этого почему-то не произошло. Хотелось бы почитать ваше мнение об этой загадке.

Есть еще материал на эту тему.

Жорже Гуала-Валверде (Jorge Guala-Valverde), Педро Маззони (Pedro Mazzoni)

Униполярный мотор-генератор

ВВЕДЕНИЕ

Продолжая наши исследования двигательной электромагнитной индукции, начатые нами ранее , мы решили выявить наличие крутящего момента в «замкнутом магнитном поле» в униполярных моторах-генераторах. Сохранение кинетического момента исключает частное взаимодействие между создающим поле магнитом и проводом, по которому течет напряжение, как это наблюдается в ранее изученных конфигурациях «открытого магнитного поля». Баланс кинетического момента теперь наблюдается между активным током и магнитом, а также его ярмом целиком.

Электродвижущая сила, вызываемая вращающимися магнитами

На рисунке отображено свободное вращение по часовой стрелке магнита, северный полюс которого проходит под двумя проводами: пробником и контактным проводом, находящимися в покое в лабораторных условиях. В обоих вышеуказанных проводах электроны движутся центростремительно. Каждый провод становится источником электродвижущей силы (ЭДС). В случае если концы проводов соединены, цепь представляет собой два идентичных источника электродвижущей силы, соединенных в противофазе, что препятствует движению тока. Если закрепить пробник на магните, обеспечив, таким образом, непрерывность течения тока по проводам, то постоянный ток будет течь по всей цепи . Если же пробник находится в состоянии покоя относительно магнита, индукция будет наблюдаться только в контактном проводе, находящемся в движении относительно магнита. Пробник играет пассивную роль, являясь проводником тока .

Вышеизложенное экспериментальное открытие, находясь в полном соответствии с электродинамикой Вебера , ставит точку в вопросе недопонимания принципов двигательной электромагнитной индукции , а также укрепляет позиции сторонников теории «линий вращающегося поля» .

Рис. 1. Униполярный установочный магнит, пробник и контактный провод

Крутящий момент, наблюдаемый в свободно врашаюшихся магнитах

Двигатель, отображенный на Рис. 1, имеет и обратно направленное действие: путем пропускания постоянного тока через соединенные электрически, но механически развязанные провода, мы получаем конфигурацию мотора.

Очевидно, что если пробник припаян к контактному проводу, образуя, таким образом, закрытый контур, компенсация крутящего момента препятствует вращению магнита и контура.

Униполярный мотор замкнутого магнитного поля

В целях изучения свойств униполярных моторов, действующих при замкнутом в железном сердечнике магнитном поле, нами были внесены небольшие изменения в предыдущие эксперименты .

Ярмо поперечно пересекает расположенная коллинеарно с осью магнита левая часть провода-контура, через который протекает постоянный ток. Несмотря на то, что сила Лапласа воздействует на эту часть провода, этого недостаточно для того, чтобы развить крутящий момент. Как верхняя горизонтальная, так и правая вертикальная части провода расположены в области, на которую не оказывает влияние магнитное поле (не принимая во внимание магнитное рассеяние). Нижняя горизонтальная часть провода, далее по тексту именуемая пробником, расположена в зоне наибольшей интенсивности магнитного поля (воздушный зазор). Сам контур не может рассматриваться как состоящий из пробника, присоединенного к контактному проводу.

Согласно постулатам электродинамики, пробник будет являться активной областью создания углового момента в катушке, а само вращение будет иметь место в случае, если сила тока будет достаточной для преодоления момента силы трения.

Описанное выше навело нас на мысль, что для того, чтобы усилить действие данного эффекта, необходимо заменить одинарный контур катушкой, состоящей из п контуров. В описываемой в данный момент конфигурации «активная длина» пробника достигает приблизительно 4 см, N = 20, а магнитное поле на пробнике достигает величины 0,1 Тесла.

Хотя динамическое поведение катушки легко предсказуемо, того же самого нельзя сказать о магните. С точки зрения теории мы не можем ожидать непрерывного вращения магнита, поскольку это подразумевало бы создание углового момента. Вследствие пространственных ограничений, налагаемых конструкцией ярма, катушка не в состоянии совершить полный оборот и, после незначительного углового перемещения, должна столкнуться с находящимся в состоянии покоя ярмом. Непрерывное вращение магнита подразумевает создание несбалансированного углового момента, источник которого трудно определить. Более того, если мы допускаем совпадение кинематического и динамического вращения , мы должны, по всей видимости, ожидать силовое взаимодействие между катушкой, магнитом, а также сердечником как полностью намагниченного массива. Для того чтобы подтвердить данные логические выводы на практике, нами были проведены следующие эксперименты.

ЭКСПЕРИМЕНТ N 1

1-a. Свободное вращение магнита и катушки в лабораторных условиях

Центробежный в нижней части контура постоянный ток, сила которого варьируется от 1 до 20 А, подается на катушку, располагающуюся на северном полюсе магнита. Ожидаемый угловой момент наблюдается, когда сила постоянного тока достигает значения приблизительно в 2 А, что является достаточным условием для преодоления трения опор катушек. Как и ожидалось, вращение меняет свое направление на обратное при подаче в контур центростремительного постоянного тока.

Вращение магнита не наблюдалось ни в одном случае, хотя значение момента силы трения для магнита не превышало 3-10 ~ 3 Н/мΘ

1-b. Магнит с прикрепленной к нему катушкой

Если катушку прикрепить к магниту, как катушка, так и магнит будут совместно вращаться в направлении по часовой стрелке при достижении центробежным постоянным током (в активной части контура) силы, превышающей значение 4 А. Направление движения меняется на обратное при подаче в контур центростремительного постоянного тока. Вследствие компенсации действие-противодействие данный эксперимент исключает частное взаимодействие между магнитом и катушкой. Наблюдаемые свойства вышеописанного двигателя сильно отличается от эквивалентной конфигурации «открытого поля». Опыт указывает нам на то, что взаимодействие будет происходить между системой «магнит + ярмо» как единым целым и активной частью катушки. С целью пролить свет на данный вопрос нами были проведены два независимых друг от друга эксперимента.

Рис. 3. Использовавшаяся
в эксперименте №2 конфигурация
Фото 1. Соответствует Рис. 3

Пробник свободно вращается в воздушном зазоре, тогда как контактный провод остается прикрепленным к опоре. В случае если внутри пробника течет центробежный постоянный ток, сила которого приблизительно равна 4 А, регистрируется вращение пробника по часовой стрелке. Вращение происходит против часовой стрелки в случае, если на пробник подается центростремительный постоянный ток. При повышении силы постоянного тока до уровня в 50 А вращение магнита также не наблюдается.

ЭКСПЕРИМЕНТ N 2

2-а. Механически разъединенные пробник и контактный провод

В качестве пробника нами использовался провод L-образной формы. Пробник и контактный провод электрически соединяются через чашки, наполненные ртутью , однако механически они разъединены (Рис. 3 + фото 1).

2-b. Пробник прикреплен к магниту

В данном случае пробник присоединяется к магниту, при этом оба свободно вращаются в воздушном зазоре. Вращение по часовой стрелке наблюдается в случае, когда сила центробежного постоянного тока достигает значения в 10 А. Вращение меняет направление на противоположное, если подается центростремительный постоянный ток.

Контактный провод, являющийся причиной вращения магнита в эквивалентной конфигурации «открытого поля», теперь располагается в области меньшего воздействия поля, являясь пассивным элементом создания углового момента.

С другой стороны, намагниченное тело (в данном случае - ярмо) не в состоянии вызвать вращение другого намагниченного тела (в данном случае - самого магнита). «Увлечение» магнита пробником представляется наиболее приемлемым объяснением наблюдаемого феномена. Для того чтобы подкрепить последнюю гипотезу дополнительными экспериментальными фактами, заменим имеющий равномерный цилиндрический магнит другим магнитом, у которого отсутствует круговой сектор, составляющий 15º (фото 2). В данной модификации проявляется сингулярность близкого воздействия, которой ограничивается магнитное поле .

2-c. Пробник, свободно вращающийся в области сингулярности магнита.

Как и ожидалось, вследствие изменения полярности поля, при прохождении по пробнику центробежного тока силой около 4A пробник вращается в направлении против часовой стрелки, тогда как магнит вращается в противоположном направлении. Очевидно, что в данном случае имеет место локальное взаимодействие в полном соответствии с третьим законом Ньютона.

2-d. Пробник, прикрепленный к магниту в области сингулярности магнитного поля.

В случае если к магниту прикреплен пробник и по цепи направлен постоянный ток силой достигающей 100A, вращения не наблюдается, несмотря на тот факт, что момент силы трения равен указанному в пункте 2-Ь. Компенсация действие-противодействие сингулярности уничтожает взаимное вращательное взаимодействие между пробником и магнитом. Следовательно, данный эксперимент опровергает гипотезу о скрытом угловом моменте, воздействующем на магнит.

Таким образом, активная часть контура, по которому течет ток, является единственной причиной движения магнита. Экспериментальные результаты, достигнутые нами, показывают, что магнит больше не может являться источником реактивных моментов вращения, как это наблюдается в конфигурации «открытого поля». В конфигурации с «замкнутым полем» магнит играет лишь пассивную электромеханическую роль: он является источником магнитного поля. Взаимодействие сил теперь наблюдается между током и всем намагниченным массивом.

Фото 2. Эксперименты 2-е и 2-d

ЭКСПЕРИМЕНТ N 3

3-а. Симметричная копия эксперимента 1-а

Ярмо весом в 80 кг подвешивалось с помощью двух стальных проводов длиной 4 метра, прикрепленных к потолку. При установке катушки с 20 витками наблюдается поворот ярма на угол в 1 градус при достижении силой постоянного тока (в активной части ярма) значения, равного 50А. Ограниченное вращение наблюдается над линией, с которой совпадает ось вращения магнита. Незначительное проявление данного эффекта легко наблюдается при использовании оптических средств. Вращение меняет свое направление на противоположное при изменении направления постоянного тока.

При присоединении катушки к ярму не наблюдается никакого углового отклонения даже при достижении силой тока значения равного 100А.

Униполярный генератор «замкнутого поля»

Если униполярный мотор-генератор является двигателем, изменяющим направление вращения на обратное , выводы, относящиеся к конфигурации мотора, могут быть применены, с соответствующими изменениями, к конфигурации генератора:

1. Осциллирующая катушка

Пространственно ограниченное вращение катушки генерирует ЭДС, равную NwBR 2 /2, меняющую знак при изменении направления вращения на обратное. Параметры измеряемого на выходе тока не изменяются при присоединении катушки к магниту. Данные качественные измерения производились при помощи катушки с 1000 витками, которая передвигалась вручную. Выходной сигнал усиливался при помощи линейного усилителя. В случае, когда катушка оставалась в состоянии покоя в лаборатории, скорость вращения магнита достигала 5 оборотов в секунду; однако в катушке не регистрировалось наличие электрического сигнала.

2. Разделенный контур

Эксперименты по выработки электрической энергии с пробником, механически отделенным от контактного провода, нами проведены не были. Несмотря на это, и благодаря полной обратимости, продемонстрированной электромеханической конверсией , легко сделать вывод о поведении каждого компонента в реально действующем двигателе. Применим, шаг за шагом, все выводы, сделанные по работе мотора, к генератору:

ЭКСПЕРИМЕНТ 2-А"

При вращении пробника вырабатывается ЭДС, меняющая знак при изменении направления вращения на обратное. Вращение магнита не может вызвать появление ЭДС.

ЭКСПЕРИМЕНТ 2-В"

В случае если пробник прикреплен к магниту и при этом производится его вращение, будет получен результат, эквивалентный описанному в эксперименте №2а. В случае с любыми конфигурациями, использующими «замкнутое поле» вращение магнита не играет сколько-нибудь существенной роли в генерации ЭДС. Вышеприведенные выводы частично подтверждают некоторые ранее сделанные, хотя и ошибочные в отношении конфигурации «открытого поля», заявления, в частности, принадлежащие Пановскому и Фейнману .

ЭКСПЕРИМЕНТЫ 2-С" И 2-D"

Пробник, находящийся в движении относительно магнита, будет являться причиной выработки ЭДС. Появление ЭДС не наблюдается при вращении магнита, к которому в сингулярности его поля прикреплен пробник.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Феномен униполярности в течение почти двух столетий представляет собой область теории электродинамики, являющуюся источником множества трудностей в ее изучении . Целый ряд проведенных экспериментов, включавших в себя исследование конфигураций как «закрытого», так и «открытого» поля, позволил выявить их общую особенность: сохранение углового момента.

Реактивные силы, источником которых является магнит в «открытых» конфигурациях, в «закрытых» конфигурациях имеют своим источником весь намагниченный массив. Указанные выше выводы находятся в полном соответствии с теорией об Амперовых поверхностных токах, являющихся причиной магнитных эффектов . Источник магнитного поля (сам магнит) индуцирует Амперовы поверхностные токи на ярмо целиком. Как магнит, так и ярмо взаимодействуют с омическим током, пересекающим цепь.

В свете проведенных экспериментов представляется возможным высказать пару замечаний о противоречии между концепциями «вращающихся» и «неподвижных» силовых линий магнитного поля:

При наблюдении «открытых» конфигураций напрашивается предположение, что силовые линии магнитного поля вращаются, будучи «прикрепленными» к магниту, тогда как при наблюдении «замкнутых» конфигураций упомянутые выше силовые линии, предположительно, направлены на весь намагниченный массив.

В отличие от «открытых» конфигураций, в «закрытых», благодаря системе «магнит + ярмо», существует лишь активный момент вращения κ (M+Y) , C , воздействующий на активный (омический) ток С . Реакция активного тока на систему «магнит+ярмо» выражается в эквивалентном, но противоположном моменте вращения κ C , M+Y) . Общее значение момента вращения равно нулю: L - L M+Y L C - 0 и означает, что (Iw) M+Y =- (I) C .

Проведенные нами эксперименты подтверждают результаты измерений Мюллером униполярной двигательной индукции в применении к генерации ЭДС . К сожалению, Мюллеру (подобно Уэзли ) не удалось систематизировать наблюдавшиеся им факты.

Произошло это, по все видимости, по причине неверного понимания частей процесса взаимодействия. В своем анализе Мюллер сконцентрировал внимание на паре магнит-провод, нежели на системе «магнит + ярмо»/провод, которая по сути, и является физически релевантной.

Итак, логическое обоснование теорий Мюллера и Уэзли имет некоторые сомнения относительно сохранения момента вращения.

ПРИЛОЖЕНИЕ:
ДЕТАЛИ ЭКСПЕРИМЕНТА

С целью уменьшить момент силы трения на несущую часть магнита, нами было разработано приспособление, изображенное на Рис. 4 и фото 3.

Магнит был помещен нами в тефлоновую «лодочку», плавающую в чаше, наполненной ртутью. Сила Архимеда уменьшает фактический вес данного приспособления. Механический контакт между магнитом и ярмом достигается путем использования 4-х стальных шариков, размещенных в двух круглых канавках, имеющих форму окружности и расположенных на совмещенных поверхностях магнита и ярма. Ртуть добавлялась нами до момента достижения свободного скольжения магнита по ярму. Авторы выражают признательность Тому Е. Филипсу и Крису Гажлиардо за ценное сотрудничество.

Новая Энергетика N 1(16), 2004

Литература

	J. Guala-Valverde, Physica Scripta 66, 252 (2002).
	J. Guala-Valverde & R Mazzoni, Rev. Fac. Ing. UTA (Chile), 10, 1 (2002).
	J. Guala-Valverde, P. Mazzoni & R. Achilles, Am.J. Physics 70, 1052 (2002).
	J. Guala-Valverde, Spacetime & Substance 3 (3), 140 (2002).
	J. Guala-Valverde, Infinite Energy 8, 47 (2003)
	J. Guala-Valverde et al, New Energy Technologies 7 (4), 37 (2002).
	J. Guala-Valverde, «News on Electrodynamics», Fond. Louis de Broglie, in press (2003).
	F.R. Fern6ndez, Spacetime & Substance, 4 (14), 184 (2002).
	R. Achilles, Spacetime & Substance, 5 (15), 235 (2002).
	G.R. Dixon & E. Polito, «Relativistic Electrodynamics Updated», (2003) www.maxwellsociety.net
	J. Guala-Valverde & P. Mazzoni, Am.J. Physics, 63, 228 (1995).
	À. Ê. Ò. Assis & D. S. Thober, «Unipolar Induction..»., Frontiers of Fundamental Physics. Plenum, NY pp.409 (1994).
	A.K.T. Assis, Weber"s Electrodynamics, Kluwer, Dordrecht (1994).
	E. H. Kennard, Phil. Mag.23, 937 (1912), 33, 179 (1917).
	D.F. Bartlett et al.Physical Review D 16, 3459 (1977).
	W. K. H. Panofsky & M. Phillips, Classical Electricity and Magnetism, Addisson-Wesley, NY (1995).
	R. Feynman, The Feynman Lectures on Physics-II, Addisson-Wesley, NY (1964).
	A. Shadowitz, Special Relativity, Dover, NY (1968).
	A. G. Kelly, Physics Essays, 12, 372 (1999).
	À. Ê. Ò. Assis, Relational Mechanics, Apeiron, Montreal (1999).
	H. Montgomery, EurJ.Phys., 25, 171 (2004).
	T. E. Phipps & J. Guala-Valverde, 21 st Century Science & Technology, 11, 55 (1998).
	F. J. Muller, Progress in Space-Time Physics, Benj. Wesley Pub., Blumberg, p.156 (1987).
	FJ. Muller, Galilean Electrodynamics, 1, N 3, p.27 (1990).
	J.P. Wesley, Selected Topics in Advanced Fundamental Physics, Benj. Wesley Pub., Blumberg, p.237 (1991).

Жорже Гуала-Валверде (Jorge Guala-Valverde), Педро Маззони (Pedro Mazzoni) Униполярный мотор-генератор // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ.12601, 17.11.2005

Сегодня постоянные магниты находят полезное применение во многих областях человеческой жизни. Порой мы не замечаем их присутствия, однако практически в любой квартире в различных электроприборах и в механических устройствах, если внимательно приглядеться, можно обнаружить . Электробритва и динамик, видеоплеер и настенные часы, мобильный телефон и микроволновка, дверца холодильника наконец - всюду можно встретить постоянные магниты.

Они применяются в медицинской технике и в измерительной аппаратуре, в различных инструментах и в автомобильной промышленности, в двигателях постоянного тока, в акустических системах, в бытовых электроприборах и много-много где еще: радиотехника, приборостроение, автоматика, телемеханика и т. д. - ни одна из этих областей не обходится без использования постоянных магнитов.

Конкретные решения с применением постоянных магнитов можно было бы перечислять бесконечно, тем не менее, предметом данной статьи станет краткий обзор нескольких применений постоянных магнитов в электротехнике и электроэнергетике.

Со времен Эрстеда и Ампера широко известно, что проводники с током и электромагниты взаимодействуют с магнитным полем постоянного магнита. На этом принципе основана работа многих двигателей и генераторов. За примерами далеко ходить не надо. Вентилятор в блоке питания вашего компьютера имеет ротор и статор.

Крыльчатка с лопастями представляет собой ротор с расположенными по кругу постоянными магнитами, а статор - это сердечник электромагнита. Перемагничивая статор, электронная схема создает эффект вращения магнитного поля статора, за магнитным полем статора, стремясь к нему притянуться, следует магнитный ротор - вентилятор вращается. Аналогичным образом реализовано вращение жесткого диска, и подобным образом работают .

В электрогенераторах постоянные магниты также нашли свое применение. Синхронные генераторы для домашних ветряков, например, - одно из прикладных направлений.

На статоре генератора по окружности располагаются генераторные катушки, которые в процессе работы ветряка пересекаются переменным магнитным полем движущихся (под действием дующего на лопасти ветра) постоянных магнитов, закрепленных на роторе. Повинуясь , пересекаемые магнитами проводники генераторных катушек направляют в цепь потребителя ток.

Такие генераторы используются не только в ветряках, но и в некоторых промышленных моделях, где вместо обмотки возбуждения на роторе установлены постоянные магниты. Достоинство решений с магнитами - возможность получить генератор с низкими номинальными оборотами.

В проводящий диск вращается в поле постоянного магнита. Ток потребления, походя через диск, взаимодействует с магнитным полем постоянного магнита, и диск вращается.

Чем больше ток - тем выше частота вращения диска, поскольку вращающий момент создается силой Лоренца, действующей на движущиеся заряженные частицы внутри диска со стороны магнитного поля постоянного магнита. По сути, такой счетчик - это небольшой мощности с магнитом на статоре.

Для измерения слабых токов применяют - очень чувствительные измерительные приборы. Здесь подковообразный магнит взаимодействует с маленькой токонесущей катушкой, которая подвешена в зазоре между полюсами постоянного магнита.

Отклонение катушки в процессе измерения происходит благодаря вращающему моменту, который создается из-за магнитной индукции, возникающей при прохождении тока через катушку. Таким образом, отклонение катушки оказывается пропорционально значению результирующей магнитной индукции в зазоре, и, соответственно, току в проводе катушки. Для малых отклонений шкала гальванометра получается линейной.

Наверняка на вашей кухне есть микроволновка. И в ней есть целых два постоянных магнита. Для генерации СВЧ-диапазона, в микроволновке установлен . Внутри магнетрона электроны движутся в вакууме от катода к аноду, и в процессе движения их траектория должна искривляться, чтобы резонаторы на аноде возбуждались достаточно мощно.

Для искривления траектории электронов, сверху и снизу вакуумной камеры магнетрона установлены кольцевые постоянные магниты. Магнитное поле постоянных магнитов искривляет траектории движения электронов так, что получается мощный вихрь из электронов, который возбуждает резонаторы, которые в свою очередь генерируют электромагнитные волны СВЧ-диапазона для разогрева пищи.

Чтобы головка жесткого диска точно позиционировалась, ее движения в процессе записи и считывания информации должны очень точно управляться и контролироваться. Снова на помощь приходит постоянный магнит. Внутри жесткого диска, в магнитном поле закрепленного неподвижно постоянного магнита, перемещается катушка с током, связанная с головкой.

Когда на катушку головки подается ток, магнитное поле этого тока, в зависимости от его значения, отталкивает катушку от постоянного магнита сильнее или слабее, в ту или иную сторону, таким образом головка приходит в движение, причем с высокой точностью. Этим движением управляет микроконтроллер.

В целях повышения эффективности энергопотребления, в некоторых странах для предприятий сооружают механические накопители электроэнергии. Это электромеханические преобразователи, работающие на принципе инерционного накопления энергии в форме кинетической энергии вращающегося маховика, называемые .

Так например, в Германии компания ATZ разработала кинетический накопитель энергии на 20 МДж, мощностью 250 кВт, причем удельная энергоемкость составляет примерно 100 Вт-ч/кг. При весе маховика в 100 кг, при вращении со скоростью 6000 об/мин, цилиндрической конструкции диаметром 1,5 метра нужны были качественные подшипники. В итоге нижний подшипник был изготовлен, конечно, на основе постоянных магнитов.