Магнитный двигатель для автомобиля: Медный довод: создан уникальный двигатель для электромобилей | Статьи

В чем секрет магнитного двигателя

Идея разработки вечного бестопливного двигателя не нова, за разработку такого агрегата во все времена брались именитые ученые своего времени. Однако ни технических средств для реализации задумки, не возможностей того времени не хватало.

В некоторых случаях дело доходило только до теоретического обоснования, но существуют примеры реально разработанных альтернативных двигателей, которые призваны создать конкуренцию классическим электрическим машинам.

Одним из таких вариантов является  магнитный двигатель.

Миф или реальность?

Вечный двигатель знаком практически каждому еще со школьной скамьи, только на уроках физики четко утверждалось, что добиться практической реализации невозможно из-за сил трения в движущихся элементах.

Среди современных разработок магнитных моторов представлены самоподдерживающие модели, в которых магнитный поток самостоятельно создает вращательное усилие и продолжает себя поддерживать в течении всего процесса работы.

Но основным камнем преткновения является КПД любого двигателя, включая магнитный, так как он никогда не достигает 100%. Со временем мотор все равно остановится.

Поэтому все практические модели требуют повторного вмешательства через определенное время или каких-либо сторонних элементов, работающих от независимого источника питания.

Наиболее вероятным вариантом бестопливных двигателей и генераторов выступает магнитная машина.

В которой основной движущей силой будет магнитное взаимодействие между постоянными магнитами, электромагнитными полями или ферромагнитными материалами.

Актуальным примером реализации являются декоративные украшения, выполненные в виде постоянно двигающихся шаров, рамочек или других конструкций. Но для их работы необходимо использовать батарейки, которые питают постоянным током электромагниты. Поэтому далее рассмотрим тот принцип действия, который подает самые обнадеживающие ожидания.

Устройство и принцип работы

Сегодня существует достаточно большое количество магнитных двигателей, некоторые из них схожи, другие имеют принципиально отличительную конструкцию.

Для примера мы рассмотрим наиболее наглядный вариант:

Принцип действия магнитного двигателя

Как видите на рисунке, мотор состоит из следующих компонентов:

  • Магнит статора здесь только один и расположен он на пружинном маятнике, но
    такое размещение требуется только в экспериментальных целях. Если вес ротора
    окажется достаточным, то инерции движения хватит для преодоления самого малого
    расстояния между магнитами и статор может иметь стационарный магнит без
    маятника.
  • Ротор дискового типа из немагнитного материала.
  • Постоянные магниты, установленные на роторе в форме улитки в одинаковое положение.
  • Балласт  — любой увесистый предмет,
    который даст нужную инерционность (в рабочих моделях эту функцию может
    выполнять нагрузка).

Все, что нужно для работы такого агрегата — это придвинуть магнит статора на достаточное расстояние к ротору в точке самого наибольшего удаления, как показано на рисунке.

После этого магниты начнут притягиваться по мере приближения формы улитки по кругу, и начнется вращение ротора. Чем меньше размер магнитов и чем более плавная форма получится, тем легче произойдет движение.

В месте максимального сближения на диске установлена «собачка», которая сместит маятник от нормального положения, чтобы магниты не притянулись в статическое положение.

Разновидности магнитных двигателей и их схемы

Сегодня существует много моделей бестопливных генераторов, электрических машин и моторов, чей принцип действия основан на природных свойствах постоянных магнитов. Некоторые варианты были спроектированы именитыми ученными, достижения которых стали основополагающим камнем в фундаменте науки. Поэтому далее мы рассмотрим самые популярные из них.

Николы Тесла

В данном примере мы рассмотрим одну из разработок известного ученого, конструкция которой приведена на рисунке ниже:

Магнитный двигатель Тесла

Конструктивно магнитный двигатель Тесла состоит из таких элементов:

  • электрического генератора, который представлен двумя дисками из проводника, помещенными в униполярной магнитной среде;
  • гибкого ремня, изготовленного из проводящего материала, расположенного по периферии дисков;
  • независимых магнитов, сохраняющих униполярность полей при вращении дисков.

Такой двигатель, по словам изобретателя, может функционировать и в качестве генератора, вырабатывая электрическую энергию при вращении дисков.

Минато

Этот пример нельзя назвать самовращающимся двигателем, так как для его работы требуется постоянная подпитка электрической энергией. Но такой электромагнитный мотор  позволяет получать значительную выгоду, затрачивая минимум электричества для выполнения физической работы.

Схема двигателя Минато

Как видите на схеме, особенностью этого вида является необычный подход к расположению магнитов на роторе. Для взаимодействия с ним на статоре возникают магнитные импульсы за счет кратковременной  подачи электроэнергии через реле или полупроводниковый прибор.

При этом   ротор будет вращаться, пока его элементы не размагнитятся. Сегодня все еще ведутся разработки по улучшению и повышению эффективности устройства, поэтому назвать его полностью завершенным нельзя.

Николая Лазарева

Это не только простейший гравитационный двигатель, но и одна из реально работающих моделей вечного двигателя. Пример приведен на рисунке ниже:

Двигатель Лазарева

Как видите, для изготовления такого двигателя или генератора вам потребуется:

  • колба;
  • жидкость;
  • трубка;
  • прокладка из пористого материала;
  • крыльчатка и нагрузка на вал.

Принцип действия заключается в том, что вода по тонкой трубке из-за избытка давления будет подниматься вверх и скапывать на прокладку и вращать крыльчатку.

Далее вода будет просачиваться сквозь губку и под воздействием магнитного поля Земли  дальше стекать в нижний резервуар.

Цикл будет повторяться до тех пор, пока жидкость не исчезнет, что в идеально герметичном контуре не произойдет никогда. Для усиления момента на вращаемый вал добавляют магнитные усилители.

Говарда Джонсона

В своих исследованиях Джонсон руководствовался теорией потока непарных электронов, действующих в любом магните. В его двигателе обмотки статора формируются из магнитных дорожек. На практике эти агрегаты получили реализацию в конструкции роторного и линейного двигателя. Пример такого устройства приведен на рисунке ниже:

Двигатель Джонсона

Как видите, на оси вращения в двигателе устанавливаются сразу и статор и ротор, поэтому классически вал вращаться здесь не будет. На статоре магниты повернуты одноименным полюсом к роторным, поэтому они взаимодействуют на силах отталкивания. Особенность работы ученого заключалась в длительном вычислении  расстояний и зазоров между основными элементами мотора.

Перендева

Данный вид двигателя, как и предыдущий, представляет собой еще одну модель магнитного взаимодействия между статором и ротором, где обе части содержат постоянные магниты. Схема конструкции обоих представляет собой диск или кольцо, в котором точечно устанавливаются вектолиты.

Магниты статора и ротора в двигателе Переднева

Как видите на рисунке, положение активных элементов имеет угол смещения, который и определяет эффективность вращения машины. Взаимодействие магнитных потоков в двигателе происходит  при задании начального крутящего момента. Точность положения и угла наклона можно отстроить только в лабораторных или заводских условиях.

Василия Шкондина

Получить вечный генератор Василию Шкодину не удалось, КПД такого магнитного двигателя и сегодня не превышает 83%. Но и этого более чем достаточно, чтобы его повсеместно применяли для велосипедов, байков и самокатов. Он может эксплуатироваться как в режиме тяги, так и для рекуперации электроэнергии.

Двигатель Шкондина

На рисунке приведена конструкция магнитного двигателя Шкодина. Как видите, и ротор и статор представляют собой кольца. Из магнитных деталей он содержит 11 пар неодимовых магнитов. Ротор устройства содержит 6 электромагнитов, смещенных на одинаковое расстояние друг относительно друга.

Свинтицкого

Еще в конце 90-х украинский конструктор предложит модель самовращающегося магнитного двигателя, который стал настоящим прорывом в технике. За основу им был взят асинхронный двигатель Ванкеля, которому не удалось решить проблему с преодолением 360° оборота.

Игорь Свинтицкий эту проблему решил и получил патент, обратился в ряд компаний, однако асинхронное магнитное чудо техники никого не заинтересовало, поэтому проект был закрыт и за его масштабное тестирование ни одна компания не взялась.

Джона Серла

От электрического мотора такой магнитный двигатель  отличает взаимодействие исключительно магнитного поля статора и ротора. Но последний выполняется наборными цилиндрами с таблетками из специального сплава, которые создают магнитные силовые линии  в противоположном направлении. Его можно считать синхронным двигателем, так как разница частот в нем отсутствует.

Двигатель Серла

Полюса постоянных магнитов расположены так, что один толкает следующий и т.д. Начинается цепная реакция, приводящая в движение всю систему магнитного двигателя, до тех пор, пока магнитной силы будет хватать хотя бы для одного цилиндра.

Алексеенко

Интересный вариант магнитного двигателя представил ученый Алексеенко, который создал устройство с роторными магнитами необычной формы.

Двигатель Алексеенко

Как видите на рисунке, магниты имеют необычную изогнутую форму, которая максимально сближает противоположные полюса. Что делает магнитные потоки в месте сближения значительно сильнее. При начале вращения отталкивание полюсов получается значительно большим, что и должно обеспечить непрерывное движение по кругу.

Видео в помощь

Немецкие физики подтвердили работоспособность «невозможного» двигателя на электромагнитной тяге

Немецкие учёные подтвердили, что «невозможный» двигатель на базе электромагнитных волн действительно может создавать ненулевую тягу. Результаты своего исследования они презентовали 27 июля на конференции, посвящённой двигателям и энергетике, которую проводил Американский институт аэронавтики и астронавтики. Представлял работу профессор Мартин Таджмар из Дрезденского технологического университета.

Британский подданный и инженер Роджер Шойер основал компанию Satellite Propulsion Research Ltd в 2001 году специально для разработки электромагнитного двигателя (EmDrive) собственной конструкции. Инженер ранее работал в военной промышленности, принимал участие в космических проектах, включая разработку европейской системы глобальной навигации «Галилео».

Придуманный им двигатель на первый взгляд нарушает закон сохранения импульса — он создаёт тягу из-за отражения электромагнитного излучения от стенок отражательной камеры без какого бы то ни было реактивного выброса. Из-за сомнительной природы двигателя его долго не принимали всерьёз, однако, за проверку работоспособности в конце концов принялось НАСА — агентство с достаточно хорошей репутацией. Испытания были проведены в прошлом году, и по их результатам агентство в апреле 2014 на конференции по двигателям подтвердило, что двигатель, испытанный ими, действительно создаёт (пусть и небольшую, 30-50 мкН) тягу. Отсутствие нарушений законов физики создатели двигателя объясняют тем, что движущиеся с околосветовыми скоростями магнитные волны подчиняются СТО, поэтому волны и камера находятся в разных системах отсчёта.

За проверку отвечал профессор Гарольд Уайт, который представил свою теоретическую модель работы двигателя. Он считает, что ускорение системе придают виртуальные частицы, которые рождаются в квантовом вакууме и ведут себя так же, как рабочее тело в ионных двигателях — только в данном случае рабочее тело извлекается из «самой ткани пространства-времени», что позволяет не тащить его с собой.

В презентации этого года профессор Мартин Таджмар указывает, что он с командой провели в лаборатории все тесты и подтвердили наличие реальной тяги у двигателя. При этом, как честно указывает учёный, «природа наблюдаемой тяги пока не ясна». Как говорится в презентации: «Мы пронаблюдали тягу, совпадающую с предсказанными значениями, устранив при этом очень много возможных источников ошибок, что даёт основание для дальнейших исследований. На следующих этапах необходимо будет применить улучшенную магнитную изоляцию, дальнейшее проведение тестов в вакууме и улучшенные модели двигателя с увеличенными показателями тяги, и применением электронного управления, которое позволит настраивать устройство для поиска оптимального режима работы». Придётся ли учёным переписать кое-какие представления о физических процессах, или же работа этого двигателя вполне объяснима с текущих научных позиций — покажет время. Но повторное подтверждение достаточно авторитетными исследователями даёт повод для осторожного оптимизма. Интерес к устройству постоянно усиливается. Если на первых порах никто не принимал Шойера всерьёз, в частности, из-за отсутствия у него опубликованных научных работ, то сейчас у него есть и научная работа, и подтверждения работоспособности его детища. Конструкция аппарата гораздо проще, чем, например, те же ионные двигатели, и находится ближе к возможности создания «у себя в гараже».

На тему EmDrive существует уже неплохо наполненная википедия (на английском языке). В мае 2015 года румынский инженер собрал EmDrive самостоятельно и провёл независимое исследование работы этого «ведра с магнетроном», в результате чего также получил подтверждение работоспособности.

Если представить на минуту, что таким двигателем получится оснастить реальный межпланетный аппарат, это откроет невиданные доселе возможности для изучения Солнечной системы.

Тот же полёт к Плутону, который у New Horions занял 9 с половиною лет, может быть осуществлён с двигателем типа EmDrive за 18 месяцев. И это только с учётом той тяги, которая была получена в лаборатории на сегодняшний день.

Секрет в том, что такой двигатель сможет постоянно ускоряться, а не просто лететь по баллистической траектории.

Секрет магнитного генератора Перендева. Делаем своими руками

Секрет магнитного генератора Перендева. Делаем своими руками

Всем доброго вечера, мы  с отцом уже давно ломаем голову над знаменитым двигателем Perendev перепробовали много вариантов, был у нас один двигатель суть его в том чтобы на роторе разместить магниты как можно плотнее и все с одним полюсом наружу а на статоре разместить три полюса магнитов которые будут сдвинуты друг от друга (во общем то что Perendev сделал за счет трех дисков):  http://www.fdp.nu/perendev/thomas.asp  http://www.fdp.nu/perendev/simreplication.aspВот статья неплохая по поводу принципа роботы двигателя Perendev которая дает ответы на многие вопросы.При внимательном изучении патента перендева (ссылка на патент находится на российский странице, вход с немецкого сайта) обнаружился рисунок собственно «единичного элемента», то-бишь экранированного магнита. Судя по чертежу, цилиндрический магнит находится внутри не просто толстостенного железного цилиндра, а внутри цилиндра, на торце которого добавлено кольцо металла.Таким образом края магнита, (с максимальными магнитными потоками) спрятаны в железо. Для взаимодействия оставлена только площадка в центре магнитной «таблетки».Видимо, для проверки принципа достаточно промоделировать несколько вариантов единичного элемента — учесть геометрию цилиндра, изображенного в патенте, и изготовить его из нержавейки (как утверждает автор) и из обычного магнитомягкого железа. Скорее всего, сам магнит должен удерживаться внутри цилиндра неким кольцом из изолятора, чтобы не соприкасался с железом, иначе пойдет намагничивание цилиндра со всеми последствиями.Что касается графита, согласно утверждению автора, то я сомневаюсь, чтобы сочетание нержавейки с графитом в любых геометрических положениях смогло хотя бы частично экранировать магнит.Однако, можно попробовать проверить и это.Я проверил с обычным цилиндром из нержавейки с таблеткой внутри, экранирования нету.———————————В интервью Брэди нашел фразу, что все магниты срезаны на конус, изолированы прослойкой и вставлены в экранирующие цилиндры……Основная идея в следующем:Поясню без рисунка. На пальцах.Возьмем отрезок времени 5 секунд, (для простоты).на цилиндрическом роторе находится скажем 9 или 11 магнитов. а на статоре соответственно 8 или 10.в первую секунду 1й магнит ротора находится в мертвой точке. На него действует максимальная сила противодействия движению =х. В эту-же секунду магнит 2 уже прошел свою мертвую точку,и тянет с некоторым плюсовым усилием . соответственно №3 тоже находится после мертвой точки, и тоже в плюсе. и так до №9. во вторую секунду в мертвую точку входит №2, а все остальные в эту же вторую секунду (или любую другую минимальную единицу времени) тянут с положительным усилием, компенсируя мертвую точку.Смысл в том, что при разном количестве магнитов в статоре и роторе, их расположение должно быть таким, чтобы в ЛЮБОЙ момент времени в МТ находился ТОЛЬКО ОДИН магнит, а все остальные, количество которых не может быть меньше какого-то определенного чмсла, должны своим суммарным тяговым усилием компенсировать прохождение этой единичной мертвой точки.Количество магнитов нужно подсчитывать в каждом конкретном случае отдельно.Несомненно одно, построить модель на 3-5 магнитах не получится по определению.Количество роторных должно быть таким, чтобы сумма находящихся в разном положении магнитов ротора относительно статора была БОЛЬШЕ усилия мертвой точки для единичного магнита, или, если угодно, пары ротор-статор, зависших в МТ.Нужно просто понять этот принцип.Три кольца прототипа у Perendev создаст только повышенную мощность, для раскрутки генератора в 20 квт (видео). Но каждое отдельно взятое кольцо, вернее- пара, ротор-статор имеют как раз такой расклад сил.Безусловно, нужно очень точно позиционировать магниты на кольце, чтобы соблюсти это условие.а добавки Perendev в виде изолирующих железных цилиндров просто убирают паразинтые влияния магнитов друг на друга, оставляя в голом виде этот самый принцим, поскольку при подходе к МТ , имея экран, магнит ротора взаимодействует только со своим статорным магнитом, не чувствуя паразитных полей соседних магнитов статора и ротора. Т.е принцип в чистом виде.Совершенно понятно, что такие конструкции возможны только в цилиндрических формах, однако проверить правильность этого моего утверждения можно и на линейной модели.Для этого расстояния между магнитами ротора на линейке должны быть больше на какую-то величину, чем расстояние между магнитами статора на другой линейке.Но ни в коем случае НЕ равными.Для примера можно разместить на линейном статоре 30 магнитов с интервалом 10 мм, а на роторной линейке штук 9-11 с интервалом в 11 мм.

Вот наша модель магнитного двигателя:

Принцип двигателя был основан на статье которую я опубликовал выше, но модель так и не заработала.Вот еще одна модель магнитного двигателя на тему Perendev которая не работает.http://quanthomme.free.fr/qhsuite/2007News/PrototypePerendev.htmАнализируя статьи в интернете по поводу двигателя Perendev я сделал для себя не мало важные как на мой взгляд заключения, первое то что когда использовать магниты на статоре с диаметральной намагниченностью а на роторе с поперечной (может и из за этого очень трудно найти магниты в продаже с диаметральной намагниченностью), то тогда экраны для магнитов не нужны, разве что могут быть использованы на роторе для того что бы каждый магнит работал отдельно как один магнит а не сливался со всеми магнитами на роторе в один большой магнит. Соответственно модель должна производится на трех роторах и трех статорах которые сдвинуты друг от друга на некоторый угол (он высчитывается при настройке двигателя), да вот еще не мало важный фактор (почему то все на него не обращают внимание) то что расстояние между магнитами на роторе должно быть равно радиусу магнита на роторе. Что касается угла наклона магнитов то я считаю что их можно поставить даже в лоб, ели модель рабочая то двигатель закрутится, угол нам дает мощность двигателя, судя по моделям которые делают ребята в нете то он варьируется от 31-24 градуса, на данный момент работа ведется над моделью этого вариант магнитного двигателя.  

Вот верный, на мой взгляд вариант рабочего двигателя Perendev:

  • Я поделился своим опытом в разработке двигателя Perendev и хотел бы послушать мнения людей их варианты и результаты которые было достигнуты в разработках магнитных двигателей, заранее благодарен.
  • Скачать фото чертежей от Перендева:
  • Brady_Plans_Printout.zip
  • Smailic777

x-F.A.Q.

Магнитный двигатель. Реальность против Иллюзии

Предыстория.

Итак, что мы имеем на сегодняшний день.

По запросу в поисковике, на тему «рабочий магнитный двигатель», выдается чуть меньше одного миллиона страниц. О чем это говорит? Скорее всего, это говорит о том, что только в России сотни тысяч человек смогли создать прототип, проверить его, испытать… Или?

Тут сам по себе навалился вопрос. Почему все знают, как сделать магнитный двигатель, а мы до сих пор заливаем бензин в наши авто, до сих пор вкладываем огромные деньги в развитие и поддержание атомных и гидроэлектростанций. Почему, все покупают дизельный электрогенератор на дачу,  если есть магнитная альтернатива? Почему?

Я задавался этим вопросом долго, и каждый раз получал один и тот же ответ. Магнитный двигатель не выгоден нефтедобывающим корпорациям, производителям двигателей внутреннего сгорания, управляющим компаниям на электростанциях и т.д. Логично и понятно.

Магнитный двигатель, по мнению миллиона человек в России —  есть, он очень прост, а главное, кроме как смазки для подшипников ничего не требует.Но, бдительные нефтяники «отстреливают всех, кто их изготавливает»)))

В интернете, да по знакомым, я нашел как минимум с пол сотни чертежей. Все они однотипные по принципу работу. То есть,  вращательное движение осуществляется за счет взаимодействия магнитных полей. 

Сама расстановка магнитов, угол, размер и т.д. зависит от воображения создателя чертежа.

Все гениальное – просто!

Практика.

Купил неодимовые магниты. Специально выбирал помощнее, чтоб уж запустить, так запустить. Теория магнитного поля более менее понятно. То есть, есть «Север», есть «Юг». «Север» притягивает «Юг», «Юг» отталкивает «Юг»

Я решил собрать опытный образец по принципу «Юг» отталкивает «Юг».

Итак, по материалу для сборки у меня получилось так:

1.    Неодимовые магниты  20 шт. (Усилие на отрыв до 3,0 кг.)

2.    CD диск

3.    Медная проволока (для экранирования «Севера», точнее снижения мощности. Полное экранирование не возможно.

  • 4.    Клей (и на всякий случай двух сторонний скотч)
  • 5.    Крепеж для магнитов
  • 6.    Подшипник

► Начал все с чертежа. Предварительно оценив силу магнита, решил, что при такой мощности хватит 8 штук на диск. 

 

► Распечатал чертеж, вырезал, наклеил на диск, перенес с помощью канцелярского ножа рисунок непосредственно на диск.

 

 ► Изготовил медные скобы (для попытки минимизировать притяжение с противоположного полюса)

 

 ► Наклеил крепеж

 

 Каркас собран.

Но, к подшипнику крепить я его уже не стал. Конечно от досады и разочарования я навесил диск на карандаш и попробовал покрутить магнитом с целью привести в действие двигатель, НО, это уже было как бы для успокоения мозга.

Доклеив последний магнит, мне вдруг подсознание сказало: «Ну-ну… думаешь самый умный?»

За какую то доле секунду я понял, что двигатель не будет работать, даже не попробовав. Не только у меня, а вообще у всех, кто пытается его собрать по принципу толкать (или тянуть) с помощью магнитного поля.

Я это осознал так же ясно, как и то, что человек не может ходить по поверхности воды (хотя из далека кажется, что почему бы и нет))).

Бывают такие моменты в жизни – озарения. Когда вдруг становится понятно. Это, то самое «понятно», когда уже проверять не нужно.

Соответственно я выдрал магниты (потому что прикольные), конструкцию в мусорное ведро и пошел спать.

Утром, уже следующего дня, я сделал зарисовку взаимодействия двух магнитов, что бы ответить на вопрос, почему, мы до сих пор не можем перейти на магнитную тягу.)

 

Описание взаимодействия

1. На рисунке показано взаимодействие магнитных полей. При взаимодействии «Юга» с «Югом», магниты отталкиваются, но при этом, «Юг» притягивает «Север».

Простой эксперимент. Если взять два магнита, по магниту в каждую руку и направить их друг к другу одним зарядом, то создается отталкивающий эффект.

Но при этом, каким бы сильным отталкивающий эффект не казался, магниты одновременно притягивают друг друга разными полюсами.

В подтверждение этого говорит тот факт, что если отпустить один из магнитов, то он не улетит под действием отталкивающей силы, а мгновенно перевернется противоположным полюсом и прилипнет к магниту, который остался не подвижен в другой руке.

2. Как бы мы магниты не расставляли, взаимодействие между ними всегда происходит по обоим полюсам. «Юг» толкает, а «Север» в этот момент притягивает. Оба полюса по своей природе равнозначны, а само поле является одним целым. Поэтому, если так можно выразится КПД равен нулю.

А что если предположить, что при наличии однополярного магнита можно запустить двигатель.Возможен ли однополярный магнит? С одной стороны многие утверждают, что это тоже самое, что палка с одним концом.

С другой стороны, по подсказке приятеля, нашел несколько статей на эту тему. Точнее есть вот такая новость:—— 

Исследователи из Имперского Колледжа Лондон получили структуру, которая работает как однополюсный магнит, совершив подвиг, который не удавался ученым в течение многих десятилетий. Исследователи говорят, что их новое исследование, опубликованное в Nature Physics, делает их ближе к изоляции ‘магнитного монополя.’

—— 

Где его можно купить я не нашел. Но сделал «теоретический» рисунок. То есть как бы взаимодействовали два однополярных магнита в двигателе.

 3. На картинке видно, что если мы построим двигатель на однополярных магнитах, по тому же принципу, то он так же не сможет крутится.

  1. Получается это потому, что, для того чтобы магниты оттолкнулись друг от друга и продолжали это делать, каждый раз при сближении, во время вращения, магнит должен преодолеть сопротивление / торможение равнозначное по силе толчка.
  2. Конечно я не утверждаю, что все написанное — истина, но на мой взгляд, магнитный двигатель по описанному принципу не возможен.
  3. Комментарий от ЦАИ Око Планеты:Центр аномальных исследований ОКО ПЛАНЕТЫ — приглашает читателей принять участие в его работе.В задачи группы входит:1) Сбор информации;2) Анализ информации;3) Написание тематических статей;
  4. Для активного участия в группе присылайте свои заявки в ПС Landgraf или Sarkey а также на почту [email protected]et.su
  5. Интересные фото, видео материалы а также ссылки, присылайте кураторам группы.

Магнитный двигатель Перендева: на шаг ближе к мечте о вечном двигателе

17 января 2020

Открытие явления постоянных магнитов имело немало положительных последствий для мировой науки и экономики, открыв перед инженерами возможность создания уникальных механизмов электротехнических устройств.

Но те, кто предпочитает смотреть в далекое будущее, увидели в новой технологии реальный шанс на веки прославить свое имя, создав мечту человечества — вечный двигатель. Один из них, инженер из ЮАР Майкл Брэди сумел не только рассчитать, но и собрать подобное устройство, презентовать его широкой аудитории и получить патент на собственное изобретение.

Прошло более 50 лет, а продвинутые умы до сих пор пытаются реализовать его план в домашних или промышленных условиях, собрав фирменный двигатель Перендева своими руками.

Немного исторических фактов

Впервые попытка сконструировать магнитный вечный двигатель была предпринята в середине прошлого столетия.

1969 год стал переломным для данного направления научной мысли: публике был представлен полностью работоспособный мотор, цикл которого был конечным, но значительно отличался от других образцов продолжительностью действия.

Оправданием этому стали слабые магниты, задействованные в конструкции, и высокая сила трения, погасившая полезную энергию устройства.

Решив погреться в лучах капризной славы на волне всеобщего энтузиазма, специалист Майкл Брэди из Африки сумел сконструировать рабочий движок на 6 кВт.

Чтобы развеять любые сомнения в своей изобретательности и смекалке, он снял видеоролик про собственный альтернативный двигатель Перендева и выложил его в Интернет, где с разработкой успели ознакомиться миллионы пользователей сервиса YouTube.

Либо они были одурманены увиденным и дали волю мечтам, либо изобретатель сумел мастерски обвести зрителей вокруг пальца, но разработка имела головокружительный успех.

Пользуясь случаем, Брэди инициировал сбор средств на изготовление генераторных установок Perendev на 100 и 300 кВт, чего вполне хватило бы для бесперебойной работы масштабного производства. Миллион долларов — неплохо для стартапа, даже если это очередной мыльный пузырь.

С внушительной суммой смекалистый инженер успел переселиться в Швейцарию и признал себя банкротом, чтобы провести остаток дней в роскоши и комфортной жизни. Однако вскоре в отношении горе-изобретателя был начат уголовный процесс, где в адрес главного героя было сказано слово «мошенник».

До сих пор его открытие будоражит пытливые умы, а попытки создания двигателя Перендева на магнитах активно обсуждаются на тематических форумах.

Принцип действия и конструкция магнитного двигателя Перендева

На деле магнитные устройства вполне могут стать прообразом настоящего вечного двигателя. Они практически не нуждаются в энергии, приходя в движение за счет силы притяжения и отталкивания.

Но стартовый импульс должен дать именно внешний источник энергии, что противоречит основному принципу вечного двигателя — автономности работы.

Популярные сегодня офисные безделушки в виде сталкивающихся намагниченных шариков на тонкой проволоке или «плывущих» дельфинов олицетворяют принцип действия такого механизма, но запускаются в работу от обычной батарейки-«таблетки».

Первым человеком, сумевшим создать прообраз вечного двигателя, стал Никола Тесла. Но даже его устройство не было идеальным, поскольку начинало работать только от электрического импульса. Двигатель Брэди продолжает эту идею. Устранив силу трения, на которую расходуется значительная часть КПД устройства, он пытается довести коэффициент до 100%.

Элементы и сборка двигателя Перендева

  • Основные узлы модели представлены на схеме:
  • 1 — Раздел силовых линий
    2 — Вращающийся ротор
    3 — Статор, находящийся вне магнитного поля
  • 4 — постоянный магнит кольцевой формы

5 — Постоянные магниты плоской формы
6 — Металлический корпус вне действия магнитного поля

В качестве ротора можно задействовать шарик от подшипника, а на место кольцевого магнита установить элемент громкоговорителя. Полюса постоянного магнита находятся на обеих плоскостях.

Его ограничивают кольца-барьеры из материалов, не подверженных намагничиванию. Между кольцами помещают стальной шарик, призванный играть роль вращающегося ротора.

Он притягивается к магниту за счет взаимодействия противоположных полюсов.

Статор магнитного двигателя Perendev представляет собой экранируемую металлическую пластину. На ней закрепляют небольшие плоские магниты, ориентируясь на размеры кольцевого магнита.

При приближении шарика к статору в магнитах поочередно возникает сила притяжения и отталкивания, запуская ротор по траектории кольцевого магнита.

Пока электромагнитные свойства элементов будут сохраняться на высоком уровне, вращение шарика обеспечено.

Полезные советы, схему двигателя Перендева и информацию по сборке можно уточнить, просмотрев следующий видеосюжет:

Перспективы дальнейших усовершенствований двигателя Перендева на магнитах

Скептики, с изрядной долей сомнений относящиеся к громким изобретениям, доказывают невозможность создания вечного двигателя. По их авторитетному мнению, постоянное получение энергии из ниоткуда невозможно ни с точки зрения науки, ни с позиций здравого смысла.

Однако в отношении магнитного поля стоит сделать исключения: это особый вид материи с плотностью до 280 кДж/куб.м, внутри которого действуют физические законы. Указанного значения достаточно, чтобы смело рассчитывать на получение энергетического потенциала для запуска и работы движка.

Это подтверждают многочисленные научные труды и запатентованные изобретения. А вот действующие механизмы, к сожалению, пока присутствуют только в мечтах изобретателей или хранятся в обстановке строгой секретности.

Возможно, увидеть их в действии не получится: через несколько десятков лет даже сильный магнит теряет силу, и мотор окажется бесполезным куском металла.

Двигатель электромобиля — принцип работы, устройство, виды

По планам многих автоконцернов – именно за тяговым двигателем для электромобиля – будущее. Так известно, что в плане развития известного гиганта Bentley Motors значится, что к 2030-му году компания полностью трансформируется в производителя электроавтомобилей. На электродвигатели ставки также делают такие известные на весь мир компании, как Nissan, Volvo, Aston Martin. 

Тенденции таковы, что в массовом производстве сейчас больше представлены легковые электромобили и городской электротранспорт (согласно планам, в ряде таких стран как, к примеру, Франция и Норвегия в 2025-2030-м гг. автобусы в городах будут полностью заменены на электротранспорт).

Но чувствуется интерес и к установке электромоторов на грузовой транспорт. Особенно электродвигатели интересны производителям городских развозных фургонов, терминальных тягачей и коммунальных грузовиков.

На весь мир уже хорошо известен седельный тягач капотного типа Tesla Semi, в коммунальном хозяйстве США активно не первый год используют мусоровозы PETERBILT на электротяге, в Евросоюзе возрастает интерес к седельному тягачу с электродвигателем Emoss Mobile Systems B.V. и Renault Trucks –развозному автомобилю для продуктов.

На постсоветском пространстве свой коммерческий электротранспорт пока только начинает появляться, но уже активно говорят про грузовик МАЗ-4381Е0 (на грузовике установлен асинхронный тяговый электродвигатель мощностью 70 кВт (95 л.с.), ориентированный на транспортировку грузов в черте города, и электрогрузовик Moskva опытно-конструкторского бюро Drive Electro (главное назначение — доставка товаров в магазины). Не за горами время, когда этот коммерческий транспорт с электромоторами будет активно востребован автопарками, логистическими центрами, предприятиями.

Также, безусловно, давно, как данность мы принимаем, что на электродвигателе работают трамваи, троллейбусы, погрузчики на складах и локомотивы. Трёхфазный асинхронный двигатель помогает двигаться на давно полюбившихся поездах «Ласточка» и «Сапсан».

Принцип работы

Принцип работы двигателя электромобиля основан на преобразовании электроэнергии в механическую энергию вращения. Главные участники преобразования энергии – статор и ротор.

Как работает традиционный электромотор?

  1. Магнитное поле статора действует на обмотку ротора.
  2. Возникает вращающий момент.
  3. Ротор начинает двигаться.

Наглядная схема двигателя электромобиля в системе электропривода представлена ниже:

Важная особенность классического электрокара – отсутствие дифференциала, коробки передач, передаточных устройств с шестеренками. Энергия от электромотора поступает прямо на колеса.

Без коробки передач – и большинство «гибридов» с электродвигателем и ДВС. Исключение – «гибриды» с параллельной схемой передачи на колёса крутящего момента. К ней мы ещё вернёмся в этой статье в разделе, посвящённом гибридным автомобилям.

Принцип работы любого электродвигателя базируется на процессах взаимного притяжения и отталкивания полюсов магнитов на роторе и статоре. Движение осуществляется под действием самого магнитного поля и инерции.


Устройство

Как устроен двигатель электромобиля?

При описании принципа работы электродвигателя, уже было упомянуто, что главные компоненты двигателя электромобиля– ротор и статор.

  1. Ротор – это вращающийся компонент двигателя.
  2. Статор находится в неподвижном состоянии. Он ответственен за создание неподвижного магнитного поля.

Ротор

Классический ротор автомобиля состоит из сердечника, обмотки и вала. У некоторых электродвигателей в состав ротора также входит коллектор.
  • Сердечник – это металлический стержень, на периферии которого располагается обмотка. Непосредственно через сердечник происходит замыкание магнитной цепи электродвигателя. Сердечник изготавливается из стальных пластин круглой формы. По структуре похож на слоёный пирог. При производстве сердечников используют изолированные листы стали с присадками кремния. В этом случае обеспечены увеличение КПД электродвигателя, наименьшие удельные потери в металле на единицу массы, снижение величины размагничивающих вихревых токов Фуко, которые возникают из-за перемагничивания сердечника. На поверхности сердечника есть продольные пазы. Через них прокладывается обмотка.
  • Вал – металлический стержень, который непосредственно передаёт вращающий момент. Также изготавливается из электротехнической стали. Служит основой для насаживания сердечника. На концах вала есть резьба, выемки под шестерёнки, подшипники качения, шкивы.
  • Коллектор – блок, крепящийся на валу. Представляет собой систему медных пластин. Изолирован от вала. Служит выпрямителем переменного тока, переключателем-автоматом направления тока (в зависимости от вида электродвигателя).

Статор (индуктор)

Статор состоит из станины, сердечника и обмотки:
  • Станина статора – корпус статора. Как правило, корпус бывает алюминиевым или чугунным. Алюминиевые станины популярны у электродвигателей легковых авто, чугунные – у спецтехники, которая вынуждена работать в условиях высокой вибрации. Станина служит базой крепления основных и добавочных полюсов.
  • Сердечник статора – цилиндр из профилированных стальных листов. Фиксируется винтами внутри станины. Снабжён пазами для обмотки.
  • Обмотка. Создаёт магнитный поток. При пересечении проводников ротора наводит в них электродвижущую силу.

Виды

Электродвигатели классифицируют по типу питания привода, конструкции щеточно-коллекторного узла, количеству фаз для запитывания:
  • По типу питания привода. Устройства делятся на моторы переменного и постоянного тока. Двигатели постоянного тока способны обеспечить более точную и плавную регулировку оборотов, высокий КПД. Двигатели переменного тока выручают, когда важна высокая перегрузочная способность. Это удачный вариант для подъёмно-транспортных машин. Впрочем, существуют и универсальные моторы, которые функционируют от переменного и постоянного тока.
  • По конструкции щеточно-коллекторного узла. Выпускаются бесколлекторные и коллекторные моторы. Бесколлекторный мотор работает за счёт движения ротора с постоянным магнитом. У конструкции нет щеточно-коллекторного узла. Решение обеспечивает достойный крутящий момент, широкий диапазон скоростей и высокий КПД. Важные преимущества бесколлекторного мотора – надёжность, способность к самосинхронизации, возможность подпитываться при переменном напряжении. Ресурс бесколлекторного мотора ограничен исключительно ресурсом подшипников. У коллекторных моторов присутствует щелочно-коллекторный узел. Удобство решения связано с тем, что он может использоваться и в качестве переключателя тока в обмотках, и как извещатель положения ротора, нет необходимости в контролле. Проблема коллекторных моделей – в том, что они зависимы от постоянных магнитов, которые, как известно, со временем, к огромному сожалению, теряют свои свойства.
  • По количеству фаз для запитывания. В зависимости от того, как запитывается обмотка, электродвигатели бывают однофазными и трёхфазными. В автомобилестроении широкое распространение получили трёхфазные решения, это связано с рядом технических характеристик (мощность, перегрузочная способность, частота вращения на холостом ходу).
Обратите внимание! Работать трёхфазные моторы могут синхронно и асинхронно, а в качестве ротора используются как короткозамкнутые, так и фазные модели. Самый популярный вариант – трехфазные асинхронные моторы с короткозамкнутым ротором. Они стоят на большинстве современных электрокаров.

Асинхронные и синхронные двигатели

Синхронные моторы – двигатели переменного тока, у которых частота вращения ротора идентична частоте вращения магнитного поля (измерение производится в воздушном зазоре). В автомобилестроении синхронные моторы встретить можно нечасто (хотя в мире техники – это, в целом, очень популярное решение – особенно в климатотехнике, насосных системах).

Но есть производители авто, которые при производстве электрокаров предпочитают устанавливать на свои машины именно синхронные двигатели. Яркий пример – концерн Renault. Синхронными двигателями на электромагнитах он оснастил электрокар Renault Zoe. На электромагниты подаётся постоянный ток. Полярность магнитов ротора стабильна. Полярность магнитов статора при этом изменяется и обеспечивает бесперебойное вращение.

Преимущество синхронных двигателей на электромагнитах у авто – максимальная оптимизация рекуперации энергии торможения. И главный «конёк» авто с таким типом электродвигателя – полная безопасность при буксировке.

Гораздо более популярный вариант – асинхронные двигатели. Это двигатели переменного тока, у которых потенциал напряжения – магнитного поля не совпадает с частотой вращения ротора. Типичным 3-фазным асинхронным двигателем оснащены, например, хорошо известные автомобили Tesla S и Tesla Х.

Иногда асинхронные моторы называют индукционными, так как в роторе в соответствие с законом Ленца у них индуцируется электромагнитная сила.

Двигатель-колесо

Обособленно среди электромоторов стоит двигатель-колесо. Особенность двигателя- колеса – ориентир крутящего момента и силы напряжения на конкретное колесо.

Такие решения можно встретить в плагин-гибридных автомобилях («гибридах» с параллельной схемой, при описании устройства гибридных авто ниже по тексту мы остановимся на них подробнее). Работает двигатель-колесо в паре с ДВС.

У первых плагин-гибридных автомобилей с двигателем-колесом агрегат был монтирован в ступицу колеса, а работа осуществлялась исключительно в паре с внутренним зубчатым редуктором.

Некоторые же современные модели моторов, монтируемые внутри колёс, вполне могут работать без зубчатого редуктора. Это увеличивает управляемость, позволяет избежать увеличения удельного веса шасси, уменьшить риски, повышает КПД.

Преимущества и недостатки электродвигателей

Преимуществ у электродвигателей существенно больше, нежели недостатков. Более того, за счёт усовершенствования и конструктивных особенностей самих электроприводов, и инфраструктуры, связанной с зарядкой, многие вещи, которые вчера ещё казались критичными, сегодня теряют свою актуальность.

Преимущества

  • Не требуется «раскачка». Крутящий момент достигает максимума непосредственно при включении. Именно по этой причине электрический двигатель электромобиля не требует наличия стартеров и сцеплений – неотъемлемых спутников ДВС.
  • Удобство. Для включения заднего хода (то есть коррекции со стороны вращения мотора) достаточно поменять полярность, сложная коробка передач не требуется.
  • Высокий КПД. У машин с электродвигателями он достигает 95 %.
  • Независимость. На любой отметке скорости достигается максимальный показатель крутящего момента.
  • У мотора – малый вес. Производители могут себе легко позволить создавать компактные автомобили.
  • Есть все возможности для рекуперации энергии торможения. Если у авто с ДВС кинетическая энергия просто уходит в колодки (и стирает их), то у электромобиля в режиме рекуперации мотор может функционировать как генератор. В режиме генерации электроэнергия просто трансформируется в другую форму и быстро накапливается в АКБ. Особенно решение эффективно для транспортных средств с длинным тормозным путем. На объём генерируемой и накопленной энергии существенно влияет маршрут (рельеф, в частности наличие холмистых участков на дороге и уклон дороги).
  • Снижение расходов на эксплуатацию машины. Зарядку можно производить от электросети. Это существенно дешевле, нежели использование дизеля, бензина. Выгода очевидна даже по сравнению с бензиновыми авто эконом-класса.
  • Малый уровень шума.
  • В большинстве случаев для мотора не требуется принудительное охлаждение.
  • Экологичность. Использование транспорта с электродвигателем снижает количество выхлопных газов в воздухе.

Недостатки

Долгое время считалось, что самый большой минус использования электродвигателя – его зависимость от аккумуляторов, которые быстро выходят из строя. Теперь это неактуально. Современные батареи электрокаров, представленных в массовом выпуске, гарантируют пробег автомобиля 150-200 тыс. км. Потерял актуальность и тот фактор, что машины с электродвигателем существенно уступают бензиновым по мощности. Электротяга современных электромоторов уже не уступает ДВС.

Поэтому недостатки электродвигателей сейчас правильно свести не к недостаткам конструкции, а к плохо развитой инфраструктуре для того, чтобы подзаряжать электромобили. Если в США, Скандинавии подзарядить электрокар легко, то до недавнего момента даже в Западной и Центральной Европе с инфраструктурой для подзарядки таких машин были проблемы.

В России, Беларуси, Украине, Казахстане, пока, увы, с инфраструктурой ситуация ещё хуже. Хотя, например, в России число заправок для электрокаров с 2018 по 2020 год возросло в 3 раза, но полотно покрытия площадками для зарядки очень неоднородное. В Москве – более плотное, в регионах – слабое. Даже разрыв с такими городами-гигантами как Санкт-Петербург и Челябинск — колоссальный.

Устройство электромобиля

Рассматривая электродвигатель, важно остановиться на устройстве электромобиля в целом, изучение электродвигателя не самого по себе, а как части системы электропривода, где электродвигатель – один из его базовых компонентов, его «сердце». Но «организм», функционирует только тогда, когда в порядке все другие «органы» – части электропривода:
  • Аккумуляторная батарея.
  • Бортовое зарядное устройство. Его функция – обеспечение возможности заряжать аккумуляторную батарею от бытовой электрической сети.
  • Трансмиссия. Распространены трансмиссия с одноступенчатым зубчатым редуктором (чаще всего встречающийся и наиболее простой вариант) и бесступенчатая трансмиссия с гидротрансформатором (для старта с места), плавно изменяющие отношение скоростей вращения и вращающих моментов мотора и ведущих колес транспортного средства во всём рабочем диапазоне скоростей и тяговых усилий.
  • Инвертор. Назначение инвертора – трансформирование высокого напряжения постоянного тока аккумулятора в трехфазное напряжение переменного тока.
  • Преобразователь постоянного тока. Функция – зарядка дополнительной батареи, которая используется для системы освещения, кондиционирования, аудиосистемы.
  • Электронная система управления (блок управления). Отвечает за управление функциями, связанными с энергосбережением, безопасностью комфортом. В её «подчинении» – оценка заряда АКБ, оптимизация режимов движения, регулирование тяги, контроль за использованной энергией и за напряжением, управлением ускорением и рекуперативным торможением.

Аккумуляторная батарея

Аккумуляторная батарея (аккумулятор) – один из наиболее дорогих компонентов системы. По своей значимости играет такую же роль, как бензобак для ДВС. Электромобиль движется за счёт электричества, полученного от электросети во время зарядки и хранящегося в АКБ.

При этом важно помнить, что у большинства электромобилей устанавливаются одновременно два аккумулятора: один тяговой – он питает именно мотор и стартерный (как и в машинах с ДВС, он помогает системе освещения, системе подогрева). Эти аккумуляторы разные не только по назначению, но и техническим характеристикам.
Тяговый аккумулятор электрического двигателя электромобиля предназначен для питания мотора, запуска двигателя. У него нет высокого пускового тока, но он заточен на длительную работу, выдерживает большое количество циклов заряда-разряда.

Типичная тяговая АКБ – моноблочная секционная конструкция. Тяговая АКБ состоит из толстых электронных пластин – пористых сепараторов и электролитного вещества.
Самые распространенные аккумуляторы – литий-ионные. У них – наиболее высокая энергетическая плотность, не требуется обслуживание, достаточно низкий саморазряд.

Устройство и особенности гибридных систем


Свои особенности – у гибридных систем. В гибридных системах электродвигатель может рассматриваться и как «партнёр» ДВС, и как допэлемент, помогающий добиться экономии топлива и при этом повышения мощности.

Устройство «гибрида» отличается в зависимости от реализованной схемы передачи на колёса крутящего момента.

  • Параллельная. Аккумуляторы передают энергию электромотору, бак – топливо для ДВС. Оба агрегата равноправны и способны создать условия для перемещения авто. Но работает такая схема только при наличии коробки передач. Параллельная схема успешно реализована у автомобиля Honda Civic. Нередко гибриды с параллельной схемой выделяют в отдельную группу и называют плагин-гибридными.

  • Последовательная. Любое действие начинается с включения ДВС. Он же отвечает за последующие действия: поворот генератора для запуска электромотора, зарядку аккумуляторов.


  • Последовательно-параллельная. Через планетарный редуктор соединены ДВС, электродвигатель и генератор. В зависимости от условий движения может использоваться тяга электродвигателя или ДВС. Режим выбирается программно системой управления транспортного средства. Среди хорошо известных последовательно-параллельных «гибридов» – Toyota Prius, Lexus-RX 400h.

Классический гибридный автомобиль использует интегрированный в трансмиссию электрический мотор-генератор.

При этом для получения электрической тяги у гибридных систем задействованы четыре базовых компонента:

  • Мотор-генератор. Является обратимой силовой установкой. Может работать в двух режимах: непосредственно тягового мотора и генератора для зарядки высоковольтной аккумуляторной батареи. При работе в режиме мотора возможно создание крутящего момента и мощности, которых хватит для старта и движения автомобиля с выключенным ДВС, при работе устройства в режиме генератора продуцируется высоковольтная электроэнергия.
  • Высоковольтные силовые кабели. Изолированные электрические кабели большого сечения. Важны для переноса энергии между компонентами высоковольтных электроцепей.
  • Высоковольтные аккумуляторные батареи. Включенные в последовательную цепь аккумуляторные элементы. Позволяют накопить в батарее большой объём электроэнергии.
  • Высоковольтный силовой модуль управления для управления потоком электроэнергии для движения транспортного средства на электрической тяге.

Гибридные авто открывают новые эксплуатационные возможности, с одной стороны можно быть максимально экологичным, радоваться комфортной езде и сэкономить на топливе, а с другой стороны, при разряде аккумулятора владелец авто не попадёт впросак, если невозможно подзарядить мотор: в работу вступит ДВС.

Перспективы применения электродвигателей в автомобилях

Перспективы применения электродвигателей в автомобилях напрямую связаны с тем, насколько активно будет развиваться инфраструктура. Там, где она не обеспечена, использование электрокаров действительно ограничено. Ведь без подзарядки у многих авто – малая дальность пробега.

Впрочем, даже последняя проблема активно решаемая. Немецкие и японские разработчики (компании DBM Energy, Lekker Energie, Japan Electric Vehicle Club) сумели доказать миру: потенциал у электродвигателей, аккумуляторов без подзарядки может достигать 500 -1000 тысяч километров пробега. Правда, пока что 1 000 тысяч км пробега без подзарядки возможны только в теории, а 500-600 уже на практике.

На данный момент доступность такого транспорта – на уровне инженерно-конструкторской работы, экспериментальных выпусков, но есть перспективы что их подхватят автогиганты, и не за горизонтом – серийное производство.

Перспективы применения электродвигателей в автомобилях очень тесно связаны и с политикой отдельных государств. Например, в Норвегии обладатели электромобилей освобождены от уплаты ежегодного налога на транспорт, пользования платными дорогами, паромными переправами и даже большинством парковок. С учётом того, что налоги и тарифы в Скандинавии одни из самых высоких, мотивация приобрести именно авто с электродвигателем, а не ДВС – очень высокая.

Обратите внимание, что на базе LCMS ELECTUDE есть специальный раздел “Электрический привод”, в нём подробно разбираются электродвигатели, виды электропривода, системы зарядки, особенности обслуживания транспорта с электромотором. Кроме комплексных теоретических знаний в обучающих модулях приводятся многочисленные практические примеры.

Магнитные двигатели. Виды и устройство

Карикатура вечного двигателя

Наука давно не стоит на месте и развивается все больше и больше. Благодаря науке было изобретено множество предметов, которыми мы пользуемся в повседневной жизни. Однако, на протяжении многих столетий перед наукой всегда стоял вопрос изобретения такого устройства, которое бы могло работать не потребляя никакой энергии извне, работая вечно. Такого результата добивались многие. Однако кому это удалось? Создан ли такой двигатель? Об этом и о многом другом мы и поговорим в нашей статье.

Двигатель Стирлинга простейшей конструкции. Свободнопоршневой. Игорь Белецкий

Что такое вечный двигатель?

Трудно представить современную человеческую жизнь без использования специальных машин, которые в разы облегчают жизнь людям. С помощью таких машин люди занимаются обработкой земли, добычей нефти, руды, а также просто передвигается. То есть, главной задачей таких машин является совершать работу. В любых машинах и механизмах перед тем, как совершить какую-либо работу, любая энергия переходит их одного вида в другой. Но существует один нюанс: нельзя получить энергии одного вида больше, чем иного при самых любых превращениях, поскольку это противоречит законам физики. Таким образом, вечный двигатель создать нельзя.

Но что же означает словосочетание «вечный двигатель»? Вечный двигатель – это такой двигатель, в котором в конечном результате превращения энергии вида получается больше, чем было в начале процесса. Данный вопрос о вечном двигателе занимает особое место в науке, в то время, как существовать не может. Это достаточно парадоксальный факт оправдывается тем, что все искания ученых в надежде изобрести вечный двигатель насчитывают уже более 8 веков. Эти поиски связаны прежде всего с тем, что существуют определенные представления о самом распространенном понятии физики энергии.

История возникновения вечного двигателя

Прежде чем описывать вечный двигатель, стоит обратиться к истории. Откуда же взялась ? Впервые идея о создании такого двигателя, которое бы приводило в работу машины, не используя специальную силу, появилась в Индии в седьмом веке. Но уже практический интерес к данной идее появился позже, уже в Европе в восьмом веке. Создание такого двигателя позволило бы существенно ускорить развитие науки энергетики, а также развить производительные силы.

Такой двигатель был необычайно полезен в то время. Двигатель был способен приводить в движение различные водяные насосы, крутить мельницы, а также поднимать различные грузы. Но средневековая наука была развита не настолько, чтобы делать такие большие открытия. Люди, которые мечтали создать вечный двигатель. Прежде всего они опирались на то, что движется всегда, то есть вечно. Примером тому служит движение солнца, луны, различных планет, течение рек и так далее. Однако, наука не стоит на своем. Именно поэтому, развиваясь, человечество пришло к созданию настоящего двигателя, который опирался не только на естественное стечение обстоятельств.

Вечный двигатель на магнитах

Первые аналоги современного вечного магнитного двигателя

В 20 веке произошло величайшее открытие – появление постоянного и изучение его свойств. К тому же, в том же веке появилась идея о создании магнитного двигателя. Такой двигатель должен был работать неограниченное количество времени, то есть бесконечно. Такой двигатель назвали вечным. Однако, слово «вечно» тут не совсем подходит. Вечного нет ничего, поскольку в любую минуту какая-либо часть такого магнита может отвалиться, либо какая-нибудь деталь отколется. Именно поэтому под словом «вечно» следует принимать такой механизм, который работает беспрерывно, не требуя при этом каких-либо затрат. К примеру, на топливо и так далее.

Но существует мнение, что вечного ничего нет, вечный магнит не может существовать по законам физики. Однако стоит подметить, что постоянный магнит излучает энергию постоянно, при этом совершенно не теряет своих магнитных свойств. Каждый магнит совершает работу беспрерывно. Во время данного процесса, магнит вовлекает в данное движения все молекулы, которые содержатся в окружающей среде специальным потоком, который называется эфир.

Американский БТГ выдвинут на Нобелевскую премию

A Brief Tour of the IEC Factory Floor

Это единственное и самое верное объяснение механизму действия такого магнитного двигателя. На данный момент трудно установить, кто создал первый двигатель, работающий на магнитах. Он сильно отличался от нашего современного. Однако существует мнение, что в трактате величайшего индийского математика Бхскара Ачарья есть упоминание о двигателе, работающем на магните.

В Европе первые сведения о создании вечного магнитного двигателя возникли также от важной персоны. Данное известие поступило в 13 веке, от Виллара д’Оннекура. Это был величайший французский архитектор и инженер. Он, как и многие деятели того века занимался различными делами, которые соответствовали профилю его профессии. А именно: строительство различных соборов, создание сооружений по подъему грузов. Кроме того, деятель занимался созданием пил с водным приводом и так далее. Кроме того, он оставил после себя альбом, в котором оставил чертежи и рисунки потомкам. Данная книга хранится в Париже, в национальной библиотеке.

Двигатель Перендева основанный на взаимодействии магнитов

Создание вечного магнитного двигателя

Когда же был создан первый вечный магнитный двигатель? В 1969 году был изготовлен первый современный рабочий проект магнитного двигателя. Сам корпус такого двигателя был полностью выполнен из дерева, сам двигатель находился вполне в рабочем состоянии. Но существовала одна проблема. Самой энергии хватало исключительно на вращение ротора, поскольку все магниты были достаточно слабыми, а других в то время просто не изобрели. Создателем такой конструкции был Майкл Брэди. Всю жизнь он посвятил на разработку двигателей и наконец в 90-х годах прошлого века он создал абсолютно новую модель вечного двигателя на магните, за что и получил патент.

На основе данного магнитного двигателя был сделан электрогенератор, который имел мощность 6 кВт. Силовым устройством являлся тот магнитный мотор, который использовал исключительно постоянные магниты. Однако, такой вид электрогенератора не обходился без своих определенных минусов. К примеру, обороты и мощность двигателя не зависели ни от каких факторов, к примеру, нагрузки, которая подключалась к электрогенератору.

Далее, шла подготовка к изготовлению электромагнитного мотора, в котором, кроме всех постоянных магнитов также использовались специальные катушки, которые называются электромагнитами. Такой мотор, работающий на электромагнит, мог успешно управлять силой момента вращения, а также самой скоростью вращения ротора. На основе двигателя нового поколения были созданы две мини электростанции. Генератор весит 350 килограмма.

Группы вечных двигателей

Магнитные двигатели и иные другие подразделяются на два вида. Первая группа вечных двигателей совершенно не извлекают энергию из окружающей среды (к примеру, тепло) Однако, при этом, физические и химические свойства двигателя по-прежнему остаются неизменными, не используя при этом энергии, кроме собственной. Как было сказано выше, именно такие машины просто не могут существовать, исходя из первого закона термодинамики. Вечные двигатели второго вида делают все с точностью наоборот. То есть их работа полностью зависит от внешних факторов. При работе они извлекают энергию из окружающей среды. Поглощая, допустим, тепло, они превращают такую энергию в механическую. Однако такие механизмы не могут существовать исходя из второго закона термодинамики. Проще говоря, первая группа относится к так называемым естественным двигателям. А вторая к физическим или искусственным двигателям.

Но к какой же группе отнести вечный магнитный двигатель? Конечно, к первой. При работе данного механизма энергия внешней среды совершенно не используется, напротив, механизм сам вырабатывает то количество энергии, которое ему необходимо.

Тейн Хайнс — презентация двигателя

Создание современного вечного магнитного двигателя

Каким же должен быть настоящий вечный магнитный двигатель нового поколения? Так, в 1985 году над этим задумался будущий изобретатель механизма Тейн Хайнс (Thane Heins). Он задумался над тем, как с помощью магнитов значительно улучшить генератор мощности. Таким образом, к 2006 году он все-таки изобрел то, о чем так долго мечтал. Именно в этом году произошло, то, что он никак не ожидал. Работая над своим изобретением, Хайнс соединил приодной вал обычного мотора вместе с ротором, на котором находились маленькие круглые магниты.

Они располагались на внешнем ободе ротора. Хайнс надеялся на то, что в период, когда ротор будет вращаться, магниты будут проходить через катушку, материалом которой служила обычная проволка. Данный процесс, по мнению Хайнса, должен был вызвать протекание тока. Таким образом, используя все вышесказанное, должен был получиться настоящий генератор. Однако, ротор, который работал на нагрузку, постепенно должен был замедляться. И, конечно, в конце ротор должен был остановиться.

Но Хайнс что-то не рассчитал. Таким образом, вместо того, чтобы остановиться, ротор начал ускорять свое движение до невероятной скорости, что привело к тому, что магниты разлетелись во все стороны. Удар магнитами был действительно огромной силы, что повредило стены лаборатории.

Проводя данный эксперимент, Хайнс надеялся на то, что при данном действии должно быть установлено специальное силовое магнитное поле, в котором и должен был появиться эффект, совершенно обратной ЭДС. Такой исход эксперимента является теоретически правильный. Данный исход опирается на закон Ленца. Данный закон проявляет себя физически как обычнейший закон трения в механике.

Но, увы, предполагаемый исход эксперимента вышел из-под контроля ученого-испытателя. Дело в том, что вместо результата, который хотел получить Хайнс, обычнейшее магнитное трение превратилось в самое, что ни на есть магнитное ускорение! Таким образом возник первый современный вечный магнитный двигатель. Хайнс считает, что, вращающиеся магниты, которые формируют поле с помощью стальных проводящих ротора, а также вала действуют на электрический мотор таким образом, что происходит превращение электрической энергии в совершенно иную, кинетическую.

Варианты разработок вечных двигателей

То есть, обратная ЭДС в нашем конкретном случае еще больше ускоряет мотор, которая соответственно заставляет вращаться ротор. То есть, таким образом, возникает процесс, имеющий положительную обратную связь. Сам изобретатель подтвердил данный процесс, заменив лишь одну деталь. Стальной вал Хайнс заменил непроводящей пластиковой трубкой. Это дополнение он сделал для того, чтобы ускорение в данном примере установки не было возможным.

И, наконец, 28 января 2008 года Хайнс испытал свой прибор Технологическом Институте Массачусетса. Что самое удивительное, прибор действительно функционировал! Однако, дальнейших новостей о создании вечного двигателя не поступало. У некоторых ученых существует мнение, что это лишь блеф. Однако сколько людей, столько и мнений.

Стоит отметить, что настоящие вечные двигатели можно обнаружить и во Вселенной, не изобретая ничего самостоятельно. Дело в том, что такие явления в астрономии называют белыми дырами. Данные белые дыры являются антиподами черных дыр, тем самым они могут быть источниками бесконечной энергии. К сожалению, данное утверждение не проверено, а существует оно лишь теоретически. Что уж говорить, если существует высказывание, что и сама Вселенная- это один большой и вечный двигатель.

Таким образом, в статье мы отразили все основные мысли по поводу магнитного двигателя, который может работать без остановки. К тому же, мы узнали о его создании, о существовании его современного аналога. К тому же, в статье можно найти имена различных изобретателей разных времен, которые трудились над созданием вечного двигателя, работающего на магните. Надеемся, что вы нашли что-то полезное для себя. Удачи!

Как разоряют и убивают изобретателей двигателей на воде. Почему беЗтопливные технологии под запретом

Содержание:

Существует немало автономных устройств, способных вырабатывать электрическую энергию. Среди них следует особо отметить двигатель на неодимовых магнитах, который отличается оригинальной конструкцией и возможностью использования альтернативных источников энергии. Однако существует целый ряд факторов, препятствующих широкому распространению этих устройств в промышленности и в быту. Прежде всего, это негативное влияние магнитного поля на человека, а также сложности в создании необходимых условий для эксплуатации. Поэтому прежде чем пытаться изготовить такой двигатель для бытовых нужд, следует тщательно ознакомиться с его конструкцией и принципом работы.

Общее устройство и принцип работы

Работы над так называемым вечным двигателем ведутся уже очень давно и не прекращаются в настоящее время. В современных условиях этот вопрос становится все более актуальным, особенно в условиях надвигающегося энергетического кризиса. Поэтому одним из вариантов решения этой проблемы является двигатель свободной энергии на неодимовых магнитах, действие которого основано на энергии магнитного поля. Создание рабочей схемы такого двигателя позволит без каких-либо ограничений получать электрическую, механическую и другие виды энергий.

В настоящее время работы по созданию двигателя находятся в стадии теоретических изысканий, а на практике получены лишь отдельные положительные результаты, позволяющие более подробно изучить принцип действия этих устройств.

Конструкция двигателей на магнитах полностью отличается от обычных электрических моторов, использующих электрический ток в качестве главной движущей силы. В основе работы данной схемы лежит энергия постоянных магнитов, которая и приводит в движение весь механизм. Весь агрегат состоит из трех составных частей: сам двигатель, статор с электромагнитом и ротор с установленным постоянным магнитом.

На одном валу с двигателем устанавливается электромеханический генератор. Дополнительно на весь агрегат устанавливается статический электромагнит, представляющий собой кольцевой магнитопровод. В нем вырезается дуга или сегмент, устанавливается катушка индуктивности. К этой катушке подключается электронный коммутатор для регулировки реверсивного тока и других рабочих процессов.

Самые первые конструкции двигателей изготавливались с металлическими частями, которые должны были подвергаться влиянию магнита. Однако для возвращения такой детали в исходное положение затрачивается такое же количество энергии. То есть, теоретически использование такого двигателя нецелесообразно, поэтому данная проблема была решена путем использования медного проводника, по которому пропущен . В результате, возникает притяжение этого проводника к магниту. Когда ток отключается, то прекращается и взаимодействие между магнитом и проводником.

Установлено, что сила воздействия магнита находится в прямой пропорциональной зависимости от ее мощности. Таким образом, постоянный электрический ток и рост силы магнита, увеличивают воздействие этой силы на проводник. Повышенная сила способствует вырабатыванию тока, который затем будет подан на проводник и пройдет через него. В результате, получается своеобразный вечный двигатель на неодимовых магнитах.

Этот принцип был положен в основу усовершенствованного двигателя на неодимовых магнитах. Для его запуска используется индуктивная катушка, в которую подается электрический ток. Полюса должны быть расположены перпендикулярно зазору, вырезанному в электромагните. Под действием полярности постоянный магнит, установленный на роторе, начинает вращаться. Начинается притяжение его полюсов к электромагнитным полюсам, имеющим противоположное значение.

Когда разноименные полюса совпадают, ток в катушке выключается. Под собственным весом, ротор вместе с постоянным магнитом проходит по инерции данную точку совпадения. При этом, в катушке происходит изменение направления тока, и с наступлением очередного рабочего цикла полюса магнитов становятся одноименными. Это приводит к их отталкиванию друг от друга и дополнительному ускорению ротора.

Конструкция магнитного двигателя своими руками

Конструкция стандартного двигателя на неодимовых магнитах состоит из диска, кожуха и металлического обтекателя. Во многих схемах практикуется использование электрической катушки. Крепление магнитов осуществляется с помощью специальных проводников. Для обеспечения положительной обратной связи используется преобразователь. Некоторые конструкции могут быть дополнены ревербераторами, усиливающими магнитное поле.

В большинстве случаев для того, чтобы собственноручно изготовить магнитный двигатель на неодимовых магнитах, используется схема на подвеске. Основная конструкция состоит из двух дисков и медного кожуха, края которого должны быть тщательно обработаны. Большое значение имеет правильное подключение контактов по заранее составленной схеме. Четыре магнита располагаются с внешней стороны диска, а слой диэлектрика проходит вдоль обтекателя. Применение инерционных преобразователей позволяет избежать возникновения отрицательной энергии. В данной конструкции движение положительно заряженных ионов будет происходить вдоль кожуха. Иногда могут потребоваться магниты с повышенной мощностью.

Двигатель на неодимовых магнитах может быть самостоятельно изготовлен из кулера, установленного в персональном компьютере. В данной конструкции рекомендуется использовать диски с небольшим диаметром, а крепление кожуха выполнять с внешней стороны каждого из них. Для рамы может использоваться любая, наиболее подходящая конструкция. Толщина обтекателей составляет в среднем чуть более 2 мм. Подогретый агент выводится через преобразователь.

Кулоновские силы могут иметь разное значение, в зависимости от заряда ионов. Для повышения параметров охлажденного агента рекомендуется применение изолированной обмотки. Проводники, подключаемые к магнитам, должны быть медными, а толщина токопроводящего слоя выбирается в зависимости от типа обтекателя. Основной проблемой таких конструкций является невысокая отрицательная заряженность. Ее можно решить, используя диски с большим диаметром.

На примере двигателя Минато и аналогичных конструкций рассмотрена возможность использования энергии магнитного поля и трудности, связанные с ее практическим применением.

В своей повседневной жизни полевую форму существования материи мы редко замечаем. Разве что, когда падаем. Тогда гравитационное поле становится для нас болезненной реальностью. Но есть одно исключение — поле постоянных магнитов . Практически каждый в детстве играл с ними, с пыхтением пытаясь разорвать два магнита. Или, с таким же азартом, сдвинуть упрямо сопротивляющиеся одноименные полюса.

С возрастом интерес к этому занятию пропадал, или, наоборот, становился предметом серьезных исследований. Идея практического использования магнитного поля появилась задолго до теорий современной физики. И главным в этой идее было стремление использовать «вечную» намагниченность материалов для получения полезной работы или «дармовой» электрической энергии.

Изобретательные попытки практического использования постоянного магнитного поля в двигателях или не прекращаются и в наши дни. Появление современных редкоземельных магнитов с высокой коэрцитивной силой подогрел интерес к подобным разработкам.

Обилие остроумных конструкций разной степени работоспособности заполонили информационное пространство сети. Среди них выделяется движитель японского изобретателя Кохеи Минато .

Сам Минато по специальности музыкант, но много лет занимается разработкой магнитного двигателя собственной конструкции, изобретенного, по его словам, во время концерта фортепьянной музыки. Трудно сказать, каким музыкантом был Минато, но бизнесменом он оказался хорошим: свой двигатель запатентовал в 46 странах и продолжает этот процесс сегодня.

Необходимо отметить, что современные изобретатели ведут себя довольно непоследовательно. Мечтая осчастливить человечество своими изобретениями и остаться в истории, они с не меньшим старанием стараются скрыть детали своих разработок, надеясь в будущем получить дивиденды с продажи своих идей. Но стоит вспомнить , когда тот, для продвижения своих трехфазных двигателей, отказался от патентных отчислений фирмы, осваивавшей их выпуск.

Вернемся к магнитному двигателю Минато . Среди множества других, аналогичных конструкций, его изделие выделяется очень высокой экономичностью. Не вдаваясь в детали конструкции магнитного двигателя, которые все равно скрыты в патентных описаниях, необходимо отметить несколько его особенностей.

В его магнитном двигателе наборы постоянных магнитов расположены на роторе под определенными углами к оси вращения. Прохождение «мертвой» точки магнитами, которая, по терминологии Минато, называется точкой «коллапса», обеспечивается за счет подачи короткого мощного импульса на электромагнитную катушку статора.

Именно эта особенность и обеспечили конструкции Минато высокую экономичность и бесшумность работы при высоких оборотах вращения. Но утверждение, что КПД двигателя превышает единицу, не имеет под собой никакого основания.

Для анализа магнитного двигателя Минато и похожих конструкций, рассмотрим понятие «скрытой» энергии. Скрытая энергия присуща всем видам топлива: для угля она составляет 33 Дж/грамм; для нефти — 44 Дж/грамм. А вот энергия ядерного топлива оценивается в 43 миллиарда этих единиц. По разным, противоречивым оценкам, скрытая энергия поля постоянного магнита составляет около 30% потенциала ядерного топлива , т.е. это один из самых энергоемких источников энергии.

А вот воспользоваться этой энергией далеко не просто. Если нефть и газ при воспламенении отдает сразу весь свой энергетический потенциал, то с магнитным полем все не так просто. Запасенная в постоянном магните энергия может совершать полезную работу, но конструкция движителей при этом очень сложна. Аналогом магнита может служить аккумулятор очень большой емкости с не менее большим внутренним сопротивлением.

Поэтому сразу возникают несколько проблем: получить большую мощность на валу двигателя при малых его габаритах и массе затруднительно. Магнитный двигатель со временем, по мере расходования запасенной энергии, будет терять свою мощность. Даже предположение о том, что энергия восполняется , не может устранить этот недостаток.

Главным же недостатком является требование прецизионной сборки конструкции двигателей, которое препятствует его массовому освоению. Минато до настоящего времени работает над определением оптимального расположения постоянных магнитов.

Поэтому его обиды на японские корпорации, которые не хотят осваивать изобретение, необоснованны. Любой инженер, при выборе двигателя, в первую очередь поинтересуется его нагрузочными характеристиками, деградацией мощности в течении срока эксплуатации и еще рядом характеристик. Подобной информации по двигателям Минато, как, впрочем, и остальным конструкциям, до настоящего времени нет.

Редкие примеры практического воплощения магнитных двигателей вызывают больше вопросов, чем восхищение. Недавно фирма SEG из Швейцарии объявила о готовности выпускать под заказ компактные генераторы, приводом в которых служит разновидность магнитного двигателя Серла .

Генератор вырабатывает мощность около 15 кВт, имеет размеры 46х61х12см и ресурс работы до 60 МВт-часов. Это соответствует среднему сроку эксплуатации 4000 часов. Но каковы будут характеристики в конце этого периода?

Фирма честно предупреждает, что после этого необходимо повторное намагничивание постоянных магнитов. Что стоит за этой процедурой — неясно, но скорей всего, это полная разборка и замена магнитов в магнитном двигателе. А цена такого генератора составляет более 8500 евро.

Фирма Минато тоже объявила о заключении контракта на изготовление 40000 вентиляторов с магнитными двигателями. Но все эти примеры практического применения единичны. Причем, никто не утверждает при этом, что их устройства имеют КПД больше единицы, и они будут работать «вечно».

Если традиционный асинхронный двигатель выполнить из современных дорогих материалов, например, обмотки из серебра, а магнитопровод из тонкой стальной аморфной ленты (стеклометалл), то при сравнимой с магнитным двигателем цене получим близкий КПД. При этом, асинхронные двигатели будут иметь значительно больший срок службы при простоте изготовления.

Подводя итоги, можно утверждать, что пока удачных конструкций магнитных двигателей, пригодных для массового промышленного освоения, не создано. Те образцы, которые работоспособны, требуют инженерной доводки, дорогих материалов, прецизионной, индивидуальной настройки и не могут конкурировать с уже . И уж совсем безосновательны утверждения, что эти двигатели могут работать неограниченное время без подвода энергии.

65 нанометров — следующая цель зеленоградского завода «Ангстрем-Т», которая будет стоить 300-350 миллионов евро. Заявку на получение льготного кредита под модернизацию технологий производства предприятие уже подало во Внешэкономбанк (ВЭБ), сообщили на этой неделе «Ведомости» со ссылкой на председателя совета директоров завода Леонида Реймана. Сейчас «Ангстрем-Т» готовится запустить линию производства микросхем с топологией 90нм. Выплаты по прошлому кредиту ВЭБа, на который она приобреталась, начнутся в середине 2017 года.

Пекин обвалил Уолл-стрит

Ключевые американские индексы отметили первые дни Нового года рекордным падением, миллиардер Джордж Сорос уже предупредил о том, что мир ждет повторение кризиса 2008 года.

Первый российский потребительский процесор Baikal-T1 ценой $60 запускают в массовое производство

Компания «Байкал Электроникс» в начале 2016 года обещает запустить в промышленное производство российский процессор Baikal-T1 стоимостью около $60. Устройства будут пользоваться спросом, если этот спрос создаст государство, говорят участники рынка.

МТС и Ericsson будут вместе разрабатывать и внедрять 5G в России

ПАО «Мобильные ТелеСистемы» и компания Ericsson заключили соглашения о сотрудничестве в области разработки и внедрения технологии 5G в России. В пилотных проектах, в том числе во время ЧМ-2018, МТС намерен протестировать разработки шведского вендора. В начале следующего года оператор начнет диалог с Минкомсвязи по вопросам сформирования технических требований к пятому поколению мобильной связи.

Сергей Чемезов: Ростех уже входит в десятку крупнейших машиностроительных корпораций мира

Глава Ростеха Сергей Чемезов в интервью РБК ответил на острые вопросы: о системе «Платон», проблемах и перспективах АВТОВАЗа, интересах Госкорпорации в фармбизнесе, рассказал о международном сотрудничестве в условиях санкционного давления, импортозамещении, реорганизации, стратегии развития и новых возможностях в сложное время.

Ростех «огражданивается» и покушается на лавры Samsung и General Electric

Набсовет Ростеха утвердил «Стратегию развития до 2025 года». Основные задачи – увеличить долю высокотехнологичной гражданской продукции и догнать General Electric и Samsung по ключевым финансовым показателям.

Возможность получения свободной энергии для многих учёных в мире является одним из камней преткновения. На сегодняшний день получение такой энергии осуществляется за счёт альтернативной энергетики. Природная энергия преобразовывается альтернативными источниками энергии в привычную для людей тепловую и электрическую. При этом такие источники обладают основным недостатком — зависимостью от погодных условий. Подобных недостатков лишены бестопливные двигатели, а именно — двигатель Москвина.

Двигатель Москвина

Бестопливный двигатель Москвина представляет собой механическое устройство, которое преобразует энергию наружной консервативной силы в кинетическую энергию, которая вращает рабочий вал, без потребления электроэнергии или какого-либо вида топлива. Такие устройства являют собой фактически вечные двигатели, работающие бесконечно долго до тех пор, пока прилагается усилие к рычагам, а детали не изнашиваются в процессе преобразования свободной энергии. В процессе работы бестопливного двигателя образуется бесплатная свободная энергия, потребление которой при подключении генератора является законным.

Новые бестопливные двигатели представляют собой универсальные и экологически чистые приводы для различных механизмов и устройств, которые работают без вредных выбросов в окружающую среду и атмосферу.

Изобретение в Китае безтопливного двигателя сподвигло учёных-скептиков на проведение экспертизы по существу. Несмотря на то, что многие аналогичные запатентованные изобретения находятся под сомнением по причине того, что их работоспособность в силу определённых причин не была проверена, модель бестопливного двигателя полностью работоспособна. Образец устройства позволил получить свободную энергию.

Бестопливный двигатель на магнитах

Работа различных предприятий и оборудования, как и каждодневный быт современного человека, зависит от наличия электрической энергии. Инновационные технологии позволяют практически полностью отказаться от использования подобной энергии и устранить привязку к определённому месту. Одна из подобных технологий позволила создать бестопливный двигатель на постоянных магнитах.

Принцип работы магнитного электрогенератора

Вечные двигатели делятся на две категории: первого и второго порядка. Под первым типом подразумевают оборудование, способное вырабатывать энергию из воздушного потока. Двигателям второго порядка для работы требуется поступление природной энергии, — воды, солнечных лучей или ветра — которая преобразуется в электрический ток. Несмотря на существующие законы физики, учёные смогли создать вечный бестопливный двигатель в Китае, который функционирует за счёт производимой магнитным полем энергии.

Разновидности магнитных двигателей

На данный момент выделяют несколько видов магнитных двигателей, для работы каждого из которых требуется магнитное поле. Единственное различие между ними — конструкция и принцип работы. Двигатели на магнитах не могут существовать вечно, поскольку любые магниты теряют свои свойства спустя несколько сотен лет.

Самая простая модель — двигатель Лоренца, который реально собрать в домашних условиях. Для него характерно антигравитационное свойство. Конструкция двигателя строится на двух дисках с разным зарядом, которые соединены посредством источника питания. Устанавливают её в полусферический экран, который начинает вращаться. Такой сверхпроводник позволяет легко и быстро создать магнитное поле.

Более сложной конструкцией является магнитный двигатель Серла.

Асинхронный магнитный двигатель

Создателем асинхронного магнитного двигателя был Тесла. Его работа строится на вращающемся магнитном поле, что позволяет преобразовывать получаемый поток энергии в электрический ток. На максимальной высоте крепится изолированная металлическая пластина. Аналогичная пластина зарывается в почвенный слой на значительную глубину. Через конденсатор пропускается провод, который с одной стороны проходит через пластину, а с другой — крепится к её основанию и соединяется с конденсатором с другой стороны. В такой конструкции конденсатор выполняет роль резервуара, в котором накапливаются отрицательные энергетические заряды.

Двигатель Лазарева

Единственным работающим на сегодняшний день ВД2 является мощный роторный кольцар — двигатель, созданный Лазаревым. Изобретение учёного отличается простой конструкцией, благодаря чему его можно собрать в домашних условиях при помощи подручных средств. Согласно схеме бестопливного двигателя, используемую для его создания ёмкость делят на две равные части посредством специальной перегородки — керамического диска, к которому крепят трубку. Внутри ёмкости должна находиться жидкость — бензин либо обычная вода. Работа электрогенераторов такого типа основывается на переходе жидкости в нижнюю зону ёмкости через перегородку и её постепенном поступлении наверх. Движение раствора осуществляется без воздействия окружающей среды. Обязательное условие конструкции — под капающей жидкостью должно размещаться небольшое колёсико. Данная технология легла в основу самой простой модели электродвигателя на магнитах. Конструкция такого двигателя подразумевает наличие под капельницей колёсика с закреплёнными на его лопастях маленькими магнитами. Магнитное поле возникает только в том случае, если жидкость перекачивается колёсиком на большой скорости.

Двигатель Шкондина

Немалым шагом в эволюции технологий стало создание Шкондиным линейного двигателя. Его конструкция представляет собой колесо в колесе, которая широко применяется в транспортной промышленности. Принцип работы системы строится на абсолютном отталкивании. Такой двигатель на неодимовых магнитах может быть установлен в любом автомобиле.

Двигатель Перендева

Альтернативный двигатель высокого качества был создан Перендевым и представлял собой устройство, которое для производства энергии использовало только магниты. Конструкция такого двигателя включает в себя статичный и динамичный круги, на которые устанавливаются магниты. Внутренний круг беспрерывно вращается за счёт самооталкивающей свободной силы. В связи с этим бестопливный двигатель на магнитах такого типа считается наиболее выгодным в эксплуатации.

Создание магнитного двигателя в домашних условиях

Магнитный генератор можно собрать в домашних условиях. Для его создания используются три вала, соединённых друг с другом. Расположенный в центре вал обязательно поворачивается к остальным двум перпендикулярно. К середине вала крепится специальный люцитовый диск диаметром четыре дюйма. К другим валам крепятся аналогичные диски меньшего диаметра. На них размещают магниты: восемь посередине и по четыре с каждой стороны. Основанием конструкции может выступить алюминиевый брусок, который ускоряет работу двигателя.

Преимущества магнитных двигателей

К основным достоинствам подобных конструкций относят следующее:

  1. Экономия топлива.
  2. Полностью автономная работа и отсутствие необходимости в источнике электроэнергии.
  3. Можно использовать в любом месте.
  4. Высокая выходная мощность.
  5. Использование гравитационных двигателей до их полного износа с постоянным получением максимального количества энергии.

Недостатки двигателей

Несмотря на имеющиеся преимущества, у бестопливных генераторов есть и свои минусы:

  1. При длительном нахождении рядом с работающим двигателем человек может отмечать ухудшение самочувствия.
  2. Для функционирования многих моделей, в том числе и китайского двигателя, требуется создание специальных условий.
  3. Готовый двигатель подключить в некоторых случаях довольно сложно.
  4. Высокая стоимость бестопливных китайских двигателей.

Двигатель Алексеенко

Патент на бестопливный двигатель Алексеенко получил в 1999 году от Российского агентства по товарным знакам и патентам. Для работы двигателю не требуется топливо — ни нефть, ни газ. Функционирование генератора строится на полей, создаваемых постоянными магнитами. Обычный килограммовый магнит способен притягивать и отталкивать порядка 50-100 килограммов массы, в то время как оксидно-бариевые аналоги могут воздействовать на пять тысяч килограммов массы. Изобретатель бестопливного магнита отмечает, что настолько мощные магниты для создания генератора не требуются. Лучше всего подойдут обычные — один к ста либо один к пятидесяти. Магнитов такой мощности достаточно для работы двигателя на 20 тысячах оборотов в минуту. Мощность будет гаситься за счёт передающего устройства. На нём и располагаются постоянные магниты, энергия которых приводит двигатель в движение. Благодаря собственному магнитному полю ротор отталкивается от статора и приходит в движение, которое постепенно ускоряется из-за воздействия магнитного поля статора. Такой принцип действия позволяет развить огромную мощность. Аналог двигателя Алексеенко можно применять, к примеру, в стиральной машине, где его вращение будет обеспечиваться маленькими магнитами.

Создатели бестопливных генераторов

Специальное оборудование к автомобильным двигателям, которое позволяет машинам передвигаться только на воде без использования углеводородных добавок. Подобными приставками сегодня оснащаются многие российские автомобили. Использование подобного оборудования позволяет автомобилистам сэкономить на бензине и снизить количество вредных выбросов в атмосферу. Для создания приставки Бакаеву понадобилось открыть новый тип расщепления, который и использовался в его изобретении.

Болотов — учёный XX века — разработал автомобильный двигатель, которому для запуска требуется буквально одна капля топлива. Конструкция такого двигателя не подразумевает цилиндров, коленчатого вала и любых других трущихся деталей — они заменены двумя дисками на подшипниках с небольшими зазорами между ними. Топливом является обычный воздух, который расщепляется на азот и кислород на высоких оборотах. Азот под воздействием температуры в 90 о С сгорает в кислороде, что позволяет двигателю развить мощность в 300 лошадиных сил. Русские учёные, помимо схемы бестопливного двигателя, разработали и предложили модификации многих других двигателей, для функционирования которых требуются принципиально новые источники энергии — к примеру, энергия вакуума.

Мнение учёных: создание бестопливного генератора невозможно

Новые разработки инновационных бестопливных двигателей получили оригинальные наименования и стали обещанием революционных перспектив в будущем. Создатели генераторов сообщали о первых успехах на ранних этапах тестирования. Несмотря на это, в научной среде до сих пор скептически относятся к идее бестопливных двигателей, и многие учёные высказывают свои сомнения на этот счёт. Одним из противников и главных скептиков является учёный из Калифорнийского университета, физик и математик Фил Плейт.

Учёные из противоборствующего лагеря придерживаются мнения о том, что сама концепция двигателя, не требующего для работы топлива, противоречит классическим законам физики. Баланс сил внутри двигателя должен сохраняться всё то время, что создаётся тяга внутри него, а согласно закону импульса, такое невозможно без использования горючего. Фил Плейт не раз отмечал, что для ведения разговоров о создании подобного генератора придётся опровергнуть весь закон сохранения импульса, что нереально сделать. Проще говоря, для создания бестопливного двигателя требуется революционный прорыв в фундаментальной науке, а уровень современных технологий не оставляет и шанса на то, чтобы сама концепция генератора такого типа рассматривалась всерьёз.

На аналогичное мнение наводит и общая ситуация, касающаяся подобного типа двигателя. Рабочей модели генератора на сегодняшний день не существует, а теоретические выкладки и характеристики экспериментального устройства не несут никакой существенной информации. Проведённые замеры показали, что тяга составляет порядка 16 миллиньютонов. При следующих измерениях данный показатель увеличился до 50 миллиньютонов.

Британец Роджер Шоер ещё в 2003 году представил экспериментальную модель бестопливного двигателя EmDrive, разработчиком которой он и являлся. Для создания микроволн генератору требовалось электричество, добываемое посредством использования солнечной энергии. Данная разработка вновь всколыхнула в научной среде разговоры о вечном двигателе.

Разработка учёных была неоднозначно оценена в NASA. Специалисты отметили уникальность, инновационность и оригинальность конструкции двигателя, но при этом утверждали, что добиться значимых результатов и эффективной работы можно только в том случае, если генератор будет эксплуатироваться в условиях квантового вакуума.

Постоянный магнит против асинхронного двигателя: крутящий момент, потери, материал

Поскольку электрификация автомобилей продолжается ускоренными темпами, многие задаются вопросом, какой тип двигателя лучше всего подходит для современной электрической трансмиссии.

Может ли это быть трехфазный асинхронный двигатель или двигатель с постоянными магнитами? Оба двигателя в настоящее время используются в электромобилях. Оба обеспечивают высокую эффективность и надежную работу. Но что лучше?

Существует веский аргумент в пользу того, что двигатель с постоянными магнитами превосходит асинхронный двигатель.Неотъемлемые преимущества порошковой металлургии — потенциал для повышения производительности двигателя и снижения общей стоимости — могут быть эффективным инструментом в производстве этих приводных систем.

Давайте проведем несколько сравнений эффективности асинхронных двигателей и двигателей с постоянными магнитами, чтобы увидеть их преимущества и потенциальные недостатки:

  • Стоимость
  • КПД — крутящий момент, потери в сердечнике, управление частотой и скоростью двигателя
  • Материальные возможности
  • Использование

Мелкие детали конструкции электродвигателя более сложны, чем описано ниже, но это отличный старт для тех, кто взвешивает усовершенствование конструкции:

Двигатель с постоянными магнитами по сравнению сКПД асинхронного двигателя

Как следует из названия, в двигателе EV с постоянными магнитами на роторе используются постоянные магниты (см. рисунок ниже). Переменный ток, подаваемый на статор, приводит во вращение ротор. Поскольку магниты намагничены постоянно, ротор может работать синхронно с переменным током переключения. Проскальзывание, необходимое в асинхронных двигателях, устранено, улучшая вашу тепловую эффективность.

Собственный КПД двигателя с постоянными магнитами выше, чем у асинхронного двигателя.Оба двигателя имеют трехфазную конструкцию благодаря полностью оптимизированной производительности. Однако асинхронные двигатели были разработаны для работы в основном на частоте 60 Гц. По мере увеличения частоты в высокочастотных асинхронных двигателях потери на вихревые токи будут намного больше, чем в хорошо сделанных двигателях с постоянными магнитами.

Конструкция бесщеточных двигателей с постоянными магнитами обеспечивает удельную мощность (крутящий момент) в 2-3 раза выше, чем у асинхронных двигателей, при меньших потерях в сердечнике примерно на 50 %. Независимо от того, как вы изгибаете или формируете асинхронный двигатель, хорошо спроектированный синхронный двигатель с постоянными магнитами обеспечит увеличенный диапазон, лучшую производительность и так далее.

Материалы для двигателей с постоянными магнитами

В постоянном магните ротор теперь может быть цельной деталью, изготовленной, например, из магнитного материала порошковой металлургии методом прессования и спекания. Вы можете спроектировать ротор таким образом, чтобы магниты были приклеены к внешнему диаметру или заключены внутри ротора, как показано ниже:

( Сравнение конструкции асинхронного двигателя переменного тока и двигателя с постоянными магнитами)

Не обязательно из пластин электротехнической стали! Ротор из порошкового металла может иметь пазы, которые вы видите на изображении выше, разработанные с использованием сетчатой ​​формы порошкового металла, что устраняет необходимость в дорогостоящей механической обработке.Используя спеченный магнитомягкий материал, ротор из порошкового металла для двигателя с постоянными магнитами может достичь прочности, аналогичной конкурирующим процессам.

Однако материал ротора асинхронных двигателей

по-прежнему состоит из штампованных пластин из электротехнической стали. Процесс штамповки приводит к гораздо большему количеству брака, чем при порошковой металлургии, а потери в сердечнике увеличиваются по мере того, как вы укладываете больше листов.

Использование постоянных магнитов в двигателях

Постоянный двигатель мощностью 50 кВт (около 70 л.с.), обычно , весит менее 30 фунтов. (Обратите внимание, что вам по-прежнему потребуется преобразователь постоянного тока в переменный, чтобы генерировать достаточное напряжение и частоту.)

Использование двигателей с постоянными магнитами в автомобильной промышленности включает Chevy Volt (в настоящее время снято с производства), Chevy Bolt и растущее число Teslas:.

  • Модель Chevy Bolt представляет собой двигатель мощностью 200 л.с. с магнитами внутри ротора. В нем используется односкоростной редуктор 7,05: 1 для привода колес. Никаких оценок веса в открытом доступе нет.
  • Tesla Model 3 также использует двигатель с постоянными магнитами с магнитами, расположенными в массиве Хальбаха.Этот массив фокусирует магнитные линии потока для оптимизации эквивалента MPG.
  • Более крупные автомобили Tesla, Model S и Model X , переключили свои меньшие передние двигатели на постоянные магниты, увидев впечатляющий запас хода Model 3. Эти модели используют передний привод во время движения и полный привод при ускорении и при низкой тяге.

Зачем переделывать только передние двигатели? Асинхронные двигатели по-прежнему производят большую мощность благодаря отличному контролю магнитных полей.Однако при малой мощности управление скоростью синхронных двигателей с постоянными магнитами более эффективно.

Скорость двигателя с постоянными магнитами такая же, как и у его асинхронного аналога:

  • Ns = 120 * частота / число полюсов

(Ns — синхронная скорость. Количество полюсов — это общее количество полюсов на фазу, включая северный и южный полюса.)

Помните, что ротор не будет проскальзывать относительно рабочей частоты статора.

Стоимость против.Производительность

Одним из основных соображений, касающихся двигателей с постоянными магнитами, является стоимость магнитов. Если вы использовали высокоэнергетические магниты (например, железо-неодим-бор), вы почувствовали боль в своем бюджете (или ваш босс). Возможные потери при штамповке материала для ламинирования только усугубляют проблему.

Возможности для порошковой металлургии в этих типах двигателей широки. Роторы двигателя с постоянными магнитами могут быть изготовлены из спеченного порошкового металла, независимо от того, какой метод проектирования вы выбрали: внутренний или внешний.Статор также может быть изготовлен из магнитомягких композитов. При ожидаемых высоких частотах переключения потери в SMC ниже, чем в ламинированном 3% кремниевом железе, , что еще больше повышает эффективность этой конструкции. Проще говоря, магнитомягкие композиты созданы специально для высоких частот.

Металлический порошок может повысить эффективность двигателя с постоянными магнитами по сравнению с асинхронным двигателем. Возможности трехмерного формообразования в порошковой металлургии позволяют формировать статор так, чтобы вся проволока была полностью заключена в магнитомягкий композит, чтобы исключить потери на конце витка..

Это лишь некоторые из многих преимуществ, которые предлагает порошковый металл — как спеченные магнитомягкие материалы, так и SMC.

(Связанный ресурс: кривая эффективности двигателя с постоянными магнитами по сравнению с асинхронными двигателями. Эта диаграмма производительности была разработана при частоте сети около 60 Гц. По мере повышения частоты ожидается дальнейшее улучшение производительности. )

Вышеприведенное обсуждение было сосредоточено на рассмотрении двигателей с постоянными магнитами, использующих конструкцию статора, аналогичную конструкции асинхронного двигателя переменного тока.Тем не менее, было сделано основных разработок в конструкции двигателей нового типа , в которых также используются постоянные магниты для повышения эффективности электродвигателей.

Например,

Linear Labs разработала новый высокоэффективный синхронный двигатель с постоянными магнитами. Это устраняет некоторые из дорогих редкоземельных магнитов, с которыми вы застряли в течение многих лет.

Мы думаем, что двигатель с постоянными магнитами — это волна будущего. Для полноты картины давайте рассмотрим конструкцию асинхронного двигателя, которую в настоящее время используют 90% инженеров.

Эффективность трехфазного асинхронного двигателя переменного тока

Никола Тесла задумал асинхронный двигатель в 1883 году. По сути, это та же базовая конструкция статора, что и у постоянного двигателя, но без постоянных магнитов.

Его основной принцип работы заключается в том, что магнитное поле, создаваемое в статоре, создает противоположный ток в стержнях ротора. Затем индуцированный ток ротора создает магнитное поле в пластинах ротора. Это противодействующее поле заставляет ротор вращаться — при переключении тока статора ротор всегда отстает и заставляет ротор вращаться.

Преимущество этого индуцированного магнитного поля заключается в том, что в конструкции ротора асинхронного двигателя больше не требуются щетки и обмотки ротора. Управление переменной скоростью и крутящим моментом асинхронного двигателя проще во время ускорения, поскольку напряжение может быть снижено на высокой скорости.

Двигатели этого типа также:

  • Надежный
  • Прочный
  • Малообслуживаемый

Посмотрите на эту типичную конфигурацию асинхронного двигателя. Обратите внимание, что ротор имеет пластины в сердечнике и электропроводящий материал (медь или алюминий) в пазах ротора, так называемые стержни ротора.

Для большинства промышленных применений (более 1 л.с.) и автомобильных трансмиссий конструкция трехфазного асинхронного двигателя настолько распространена, насколько это возможно. три фазы намотаны на статор таким образом, что обеспечивается более плавная работа и высокая эффективность. Трехфазные двигатели переменного тока запускаются автоматически при подаче напряжения на обмотки статора. Во многих случаях так называемые стержни ротора расположены под углом для обеспечения более высокого крутящего момента.

Эффективность асинхронного двигателя переменного тока на практике

Использование трехфазного двигателя в промышленных условиях относительно просто, поскольку входное напряжение уже является трехфазным.Однако в автомобильных приложениях вам необходимо преобразовать питание постоянного тока батареи в трехфазное питание переменного тока. Это происходит через преобразователь постоянного тока в переменный.

Теперь, как мы можем контролировать скорость асинхронного двигателя?

При работе с асинхронными двигателями переменного тока необходимо учитывать скорость вращения ротора относительно частоты поступающего переменного тока. Первоначально это определяется так называемой синхронной скоростью. Для асинхронного двигателя переменного тока синхронная скорость рассчитывается следующим образом:

  • Ns = 120 * частота / число полюсов

(Помните, Ns — синхронная скорость.Количество полюсов — это общее количество полюсов на фазу, включая северный и южный полюса.)

Для двухполюсного асинхронного двигателя переменного тока, работающего на частоте 60 Гц, синхронная скорость двигателя будет составлять 3600 об/мин. Однако, если бы ротор вращался со скоростью 3600 об/мин в этой конфигурации, у вас был бы нулевой крутящий момент от двигателя. В идеале должно быть некоторое проскальзывание ротора относительно частоты; обычно это около 5%. Таким образом, эти двигатели считаются асинхронными двигателями.

КПД трехфазных асинхронных двигателей может варьироваться от 85% до 96%. См. приведенную ниже диаграмму зависимости крутящего момента от проскальзывания.

(Типичная зависимость крутящего момента от скольжения для асинхронных двигателей переменного тока — любезно предоставлено All About Circuits )

Не могли бы вы построить трехфазный асинхронный двигатель с низким напряжением и высоким крутящим моментом/скоростью? Технически да… но нет.

Вам нужно управлять этим маленьким батарейным блоком с большой силой тока. Мощная низковольтная электромагнитная конструкция не только нуждалась бы в огромных (и тяжелых) медных стержнях в качестве обмоток, но и выделяла бы чрезмерное тепло.

Асинхронные двигатели мощностью 50–100 л.с. для промышленного применения различаются по массе от 700 до 1000 фунтов. Слишком тяжелый для автомобилей, верно?

Некоторые модели асинхронных двигателей Tesla весят всего 70 фунтов. и может генерировать 360 л.с. при 18 000 об/мин. Общий вес двигателя и инвертора составляет около 350 фунтов. — все еще намного легче, чем средний двигатель внутреннего сгорания.

Этот двигатель представляет собой трехфазную конструкцию с восемью полюсами на фразу, что означает, что частота переменного тока, используемая для выработки этой мощности, составляет около 1200 Гц.На этих рабочих частотах вихретоковый нагрев материала ламината будет достаточно высоким. Этот автомобильный двигатель Tesla требует значительного охлаждения, чтобы избежать перегрева.   Также немного иронично, что GM дебютировала со своим автомобилем EV1 в середине 90-х годов с асинхронным двигателем, который был ограничен тем, что он использовал свинцово-кислотные батареи вместо ионно-литиевых аккумуляторов.

Стоимость асинхронных двигателей

Основным преимуществом асинхронных двигателей переменного тока для электромобилей является стоимость. Их относительно дешево построить.  

В индукционных конструкциях переменного тока

используются стальные пластины как в статоре, так и в роторе; их можно штамповать почти одновременно из одного и того же листа материала. Другими словами, уровень брака намного ниже, чем в среднем по штамповке.

Однако уникальный дизайн автомотора Tesla стоит немного дороже. Трудно найти точную цену в Интернете, но вариант с полным приводом для Tesla добавляет около 4000 долларов к общей стоимости автомобиля.Вы также должны учитывать повышенные требования к охлаждению на этих высоких частотах переменного тока.

Индукция Против. КПД двигателя с постоянными магнитами: победителем стал …

Несмотря на преимущества использования порошковых материалов для электродвигателей в конструкции с постоянными магнитами (SMC не являются фактором в индукционных конструкциях), выбрать тип двигателя для вашей трансмиссии сложно. У каждого есть преимущества и недостатки.

Несмотря на то, что асинхронный двигатель переменного тока был впервые разработан более 100 лет назад, он по-прежнему актуален благодаря повышению эффективности и производительности в 20-м и 21-м веках.Двигатель с постоянными магнитами является относительным новичком, но обещает более высокую производительность и, возможно, меньший вес.  

Основным камнем преткновения при использовании двигателей с постоянными магнитами является потенциально высокая стоимость магнитов. К счастью, на горизонте есть многообещающие разработки, которые могли бы устранить этот недостаток.

Мы пользуемся услугами уважаемого разработчика двигателей, чтобы помочь клиентам с подобными проектами. Если вам нужна помощь в разработке компонентов, чтобы в полной мере использовать весь потенциал порошковой металлургии для проектирования электродвигателей переменного или постоянного тока с постоянными магнитами, см. наш центр ресурсов:


(Примечание редактора: эта статья была первоначально опубликована в апреле 2020 года и недавно была обновлена.)

Motor Mouth: электромобили — это больше, чем просто батареи получить их реквизит

Photo by Handout / Cadillac

Содержание статьи

Аккумуляторы. Батареи. Батареи. За последние пять лет это все, что мы слышали. Для такого моториста, как я — эй, это прямо в названии — это все равно, что говорить о бензобаках.Боррррррррррр!

Объявление 2

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Киловатт-часы это. Диапазон тот. Зарядка постоянным током и переменным током. И оттенки попытки забыть вашу школьную химию, держу пари, что нет ни одного человека, читающего эту колонку, который не знаком или, по крайней мере, не слышал о литий-ионе.

Асинхронные двигатели или двигатели с постоянными магнитами? Не шанс.Если вы не являетесь полностью преданным Тесларати или инженером, работающим глубоко в недрах какой-нибудь сверхсекретной лаборатории силовых агрегатов, вы, вероятно, рисуете пробелы. Электродвигатели, в отличие от двигателей внутреннего сгорания — о которых даже моя покойная мама знала, когда я открывал капот Ferrari с двигателем V12, — еще не проникли в общественное сознание.

Это может измениться после нескольких недавних объявлений, наиболее важным из которых является недавнее заявление General Motors о том, что компания не просто взяла на себя обязательство выпустить несколько электромобилей для удовлетворения правительственных распоряжений, но спроектирует и спроектирует целый ряд электрических силовых агрегатов Ultium. подходит для всего, от маленьких экобоксов до суперкаров мощностью 1000 лошадиных сил.Или, точнее, в случае с GM, супер-внедорожники мощностью 1000 л.с., такие как грядущий электромобиль Hummer.

Объявление 3

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Нелепые приложения в сторону, это большие новости. General, пусть и уменьшенный сейчас, по-прежнему удерживает рекорд самого популярного — более 100 миллионов и все еще растущего — двигателя в автомобильной истории: смолл-блочный двигатель Chevy V8. С его производственной инфраструктурой и деньгами, которые он выделяет только на силовые технологии (около 20 миллиардов долларов США до 2025 года), возможно, двигатели — на этот раз электрические — вернутся в автомобильный лексикон.

  1. Motor Mouth: будущее электромобилей за заменой аккумуляторов?

  2. Motor Mouth: Tesla Cybertruck — ну, мы даже не знаем

По своей сути Ultium представляет собой линейку из трех электродвигателей — 70, 180 и 255 кВт — все они разработаны собственными инженерами GM. когда многие другие автопроизводители все еще отдают на откуп не только производство, но и дизайн своих электродвигателей. В зависимости от того, как вы их расположите, GM говорит, что их можно комбинировать для получения мощности от 235 (один 180-киловаттный рабочий) до 1000 лошадиных сил (три из этих 255-киловаттных монстров).Что интересно — и почему мы, специалисты по двигателям, должны начать уделять больше внимания терминологии электродвигателей — так это то, что в то время как два более мощных двигателя используют более современные роторы с постоянными магнитами, меньший блок мощностью 70 кВт представляет собой асинхронный двигатель со встроенными двигателями. обмотки в его роторе, прямо как старый дренажный насос, который у вас есть на даче.

Объявление 4

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

И да, если вы хотите и впредь называть себя редуктором, вам придется понять разницу, тем более что, в то время как асинхронные двигатели могут иметь немного больший крутящий момент при отключении от сети, двигатели с постоянными магнитами являются значительно более эффективными.Действительно, одним из основных изменений, позволивших Tesla увеличить пробег своей модели S с 540 до 595 километров в прошлом году, стал переход с индукции на постоянный магнит.

Тем не менее, асинхронные двигатели остаются дешевле, что является одной из причин того, что при переходе с версии модели 3 с двигателем дальнего действия на двигатель с постоянными магнитами на версию с полным приводом — запас хода и эффективность несколько менее важны, чем в модели дальнего действия — дополнительный двигатель был более дешевым (и несколько более громоздким) индукционным агрегатом.

Объявление 5

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Спасением для традиционного редуктора, стремящегося оставаться актуальным, является то, что между электрическими и газовыми силовыми агрегатами существует немало параллелей, если не сходства. Во-первых, электромобили представляют собой такое же запутанное сочетание передне-, задне- и полноприводных платформ, как автомобили с двигателями внутреннего сгорания, Chevy Bolt и Nissan Leaf, очевидно, являются примерами переднеприводных электромобилей, в то время как оригинальная модель Tesla S была чисто задней. -драйвер, который позже стал полноприводным.Вы даже можете смешивать и сочетать применение асинхронных двигателей и двигателей с постоянными магнитами. GreenCarReports отмечает, что, хотя в Model 3 используется двигатель с постоянными магнитами сзади и асинхронный блок спереди, силовые агрегаты GM Ultium могут изменить это расположение в стремлении к большей эффективности. .

И точно так же, как двигатели с ДВС — 1,5-литровый трехцилиндровый двигатель Ford EcoBoost столь же мощный, как 2,0-литровый турбированный четырехцилиндровый двигатель десять лет назад и средний V6 1990-х годов, — электродвигатели становятся все меньше и мощнее по мере развития технологий.Lucid, последний любимец комплекта электромобилей, утверждает, что его новейший двигатель Pure Flux на 59 процентов мощнее, чем его ближайшие конкуренты, что является основной причиной того, что его новый Air Dream, по общему мнению, способен проехать четверть мили за 9,9 секунды.

Объявление 6

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Думайте об этом как о снайперской винтовке, а не о дробовике, подходе к магнитному потоку.

На этом параллели не заканчиваются.Повышение эффективности двигателей внутреннего сгорания всегда совпадало с кардинальными изменениями в технике — верхнеклапанные клапаны заменяли плоские, односкатные камеры сгорания вместо полусферических и т. д. То же самое относится и к электродвигателям. Например, одним из основных достижений в двигателях Tesla Model 3 является расположение этих вышеупомянутых постоянных магнитов в так называемой решетке Хальбаха. Располагая отдельные магниты в уникальной — и не обязательно очевидной — пространственной ориентации, ПМ Теслы направляет весь свой магнетизм в одном направлении, а не рассеивает его волей-неволей.Думайте об этом как о снайперской винтовке, а не о дробовике, о подходе к магнитному потоку.

Объявление 7

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

И, по словам Сэнди Манро — того же эксперта по демонтажу автомобилей, который изначально критиковал Model 3 за ошибочные зазоры в панелях, — способность Halbach увеличивать магнитное поле на одной стороне ротора и уменьшать его почти до нуля на другой. с другой стороны, почему последние двигатели Теслы «просто волшебные».

Так же важно, по крайней мере, для нас, как для карманного комплекта защиты, даже если это микро-управление магнитами не так привлекательно, как турбокомпрессор с регулируемыми лопастями или отдельные впускные направляющие старого M3, оно все равно дает любителям автомобильных технологий будущего чего-то ожидать.

Эти новые безэмиссионные силовые агрегаты не лишены «души». Недавно мне посчастливилось участвовать в гонках на Taycan Turbo S по Моспорту, и это было что угодно, только не успокоительное. Саундтрек, возможно, не был симфоническим аккомпанементом каждого удара дроссельной заслонки Ferrari 458, но в режиме Sport Plus пронзительного стона Taycan было достаточно, чтобы по крайней мере несколько волосков у меня на затылке встали дыбом.[ У тебя все еще есть волосы? Это новость для меня! — Ред. ]

Возможно, в нашем автомобильном будущем найдется место для рта «Мотор».

Поделитесь этой статьей в своей социальной сети

Подпишитесь на получение информационного бюллетеня Driving.ca Blind-Spot Monitor по средам и субботам

отказаться от подписки в любое время, нажав на ссылку отказа от подписки в нижней части наших электронных писем.Постмедиа Сеть Inc. | 365 Bloor Street East, Торонто, Онтарио, M4W 3L4 | 416-383-2300

Спасибо за регистрацию!

Приветственное письмо уже в пути. Если вы его не видите, проверьте папку нежелательной почты.

Следующий выпуск журнала Driving.ca «Мониторинг слепых зон» скоро будет в вашем почтовом ящике.

Комментарии

Postmedia стремится поддерживать живой, но вежливый форум для обсуждения и призывает всех читателей поделиться своим мнением о наших статьях.Комментарии могут пройти модерацию в течение часа, прежде чем они появятся на сайте. Мы просим вас, чтобы ваши комментарии были актуальными и уважительными. Мы включили уведомления по электронной почте — теперь вы будете получать электронное письмо, если получите ответ на свой комментарий, появится обновление ветки комментариев, на которую вы подписаны, или если пользователь, на которого вы подписаны, прокомментирует. Посетите наши Принципы сообщества для получения дополнительной информации и подробностей о том, как изменить настройки электронной почты.

C2I 2019: Разработанный в Великобритании безмагнитный электродвигатель готов к эксплуатации

Победитель автомобильной категории этого года и обладатель трофея Гран-при C2I 2019 — это разработанный в Великобритании безмагнитный электродвигатель, который имеет огромные перспективы для растущего сектора электромобилей.

Collaborate To Innovate 2019 
Категория: Автомобильная промышленность

Победитель: Тяговые двигатели без магнитов для коммерческих автомобилей: HDSRM
Партнеры: Advanced Electric Machines Limited с Tevva Motors, Университет Ньюкасла, Motor Design Limited
Спонсор: Comsol

Новая конструкция электродвигателя без магнитов обещает объединить производительность существующих тяговых двигателей с большей надежностью.

Кульминацией шести лет исследований стал импульсно-реактивный двигатель высокой плотности (HDSRM), который недавно был запущен в производство и через несколько месяцев будет приводиться в движение коммерческими транспортными средствами.

Проект возглавляет Advanced Electric Machines (AEM), дочерняя компания Университета Ньюкасла, в сотрудничестве с производителем коммерческих автомобилей Tevva Motors, самим университетом и специалистом по программному обеспечению Motor Design.

Среди основных особенностей двигателя — отказ от постоянных магнитов из редкоземельных металлов и меди, которые затрудняют утилизацию по окончании срока службы.

Ожидается, что двигатель будет использоваться в самых разных областях, но первоначальная разработка была сосредоточена на рынке коммерческих автомобилей.

Коммерческим автомобилям приходится справляться с большей нагрузкой, чем легковым автомобилям. Они часто работают на пике своей производительности в течение нескольких часов, преодолевая большое количество миль по автомагистралям. Поэтому необходима надежная технология, которая может работать с максимальной эффективностью в течение длительного времени. Сектор коммерческих автомобилей также сильно ориентирован на совокупную стоимость владения.AEM считает, что успешными технологиями электромобилей будут те, которые обеспечивают экономию средств, а также преимущества для окружающей среды. Это означает учет эффективности эксплуатации, стоимости обслуживания и затрат на утилизацию.

До сих пор в электромобилях использовались двигатели с постоянными магнитами. Исполнительный директор Advanced Electric Machines д-р Джеймс Видмер сказал: «Нас поразило, что автомобильная промышленность движется по пути создания будущих электромобилей с использованием материалов с соответствующими проблемами в краткосрочной, среднесрочной и долгосрочной перспективе.К ним относятся редкоземельные элементы, используемые в постоянных магнитах, а также медь для обмоток двигателя.

Главный исполнительный директор Advanced Electric Machines д-р Джеймс Видмер

Идея HDSRM возникла из докторской диссертации в конце 2000-х годов и «казалось, что она имеет реальный потенциал, особенно для коммерческого транспорта», — сказал д-р Видмер.

Импульсные реактивные двигатели существуют почти столько же, сколько и двигатели внутреннего сгорания, но имеют недостатки в работе, которые ограничивают их использование в электромобилях.

В отличие от обычных двигателей постоянного тока, в вентильно-индуктивном двигателе мощность передается на обмотки статора, а не на ротор. Это упрощает механическую конструкцию, поскольку мощность не нужно подавать на движущуюся часть.

Прорыв компании AEM, на который был получен патент, заключается в обеспечении возможности привода двигателя SR с использованием той же силовой электроники, что и в двигателе с постоянными магнитами

Ротор изготовлен из магнитомягкого материала, такого как многослойная сталь, с выступающими магнитными полюсами.Статор также имеет несколько полюсов. Когда питание подается на обмотки статора, ротор перемещается, чтобы выровнять полюс ротора с ближайшим полюсом статора. Чтобы ротор продолжал двигаться, электронная система управления включает обмотки последовательных полюсов статора перед ротором, поэтому он продолжает вращаться.

Однако вентильные реактивные двигатели приобрели репутацию шумных. Они также страдали от пульсаций крутящего момента — колебаний крутящего момента при вращении ротора, — что делало их непригодными для тяговых приложений.Для их привода требовалась другая силовая электроника от машин с постоянными магнитами, которые без экономии на масштабе были дорогими.

Прорыв

AEM, являющийся предметом патента, состоял в том, чтобы сделать возможным привод двигателя SR с использованием той же силовой электроники, что и двигатель с постоянными магнитами. И хотя для силовой электроники он выглядит как стандартный трехфазный двигатель, на самом деле это шестифазная конструкция, которая решает проблемы пульсаций крутящего момента и шума.

Импульсный реактивный двигатель более устойчив по трем причинам, говорит д-р Видмер.

Во-первых, с экологической точки зрения добыча и переработка редкоземельных элементов создают серьезные проблемы, если не регулируются должным образом, а также производят большое количество углекислого газа. Во-вторых, Китай контролирует более 90% мировых поставок редкоземельных минералов. В-третьих, редкоземельные элементы дороги — обычно 100 долларов за кг (двигатель для автомобиля, такого как Nissan Leaf, требует около 2 кг), а цены нестабильны, особенно с учетом текущей торговой войны между США и Китаем. «Таким образом, наш двигатель обеспечивает аналогичную производительность, экологические преимущества и экономию средств», — говорит Видмер.

AEM также разработала запатентованный производственный процесс, который позволяет использовать алюминий для обмоток

Медь

традиционно использовалась в двигателях, потому что она является хорошим проводником и проста в использовании. Алюминий не такой хороший проводник, его труднее наматывать, и он стареет по-другому. Тем не менее, AEM также разработала запатентованный производственный процесс, который позволяет использовать алюминий для обмоток. Алюминий стоит в десять раз дешевле меди и его легче перерабатывать — поскольку он плавится при более низкой температуре, чем сталь, его можно восстановить отдельно в конце срока службы двигателя, тогда как медь загрязняет сталь.

Еще один недостаток постоянных магнитов в обычных двигателях заключается в том, что они размагничиваются, если сильно нагреваются. В гибридном автомобиле электродвигатель нуждается в отдельном от двигателя внутреннего сгорания контуре охлаждения. Импульсный реактивный двигатель может работать при более высокой температуре и охлаждаться системой охлаждения двигателя IC.

Еще одно отличие состоит в том, что двигатели с постоянными магнитами никогда не выключаются. Двигатель всегда будет генерировать либо ток, либо крутящий момент при вращении. Когда HDSRM не движется, он действительно «выключен», и команда AEM запатентовала многодвигательную конструкцию, которая позволяет включать или выключать один или несколько двигателей в соответствии с требованиями к производительности автомобиля в любой момент времени. автомобильный эквивалент отключения цилиндров.Таким образом, многодвигательная система может работать с максимальной эффективностью в течение гораздо более широкой части ездового цикла автомобиля.

Тем не менее, несмотря на несколько лет работы над технологией в Ньюкаслском университете с крупными компаниями, внедрение было медленным. Выделенная компания была создана для ускорения темпов развития.

Он нашел партнера и ведущего клиента в Tevva Motors. «Нам нужен был такой партнер, как Tevva — инновационный технологический бизнес, ориентированный на технологии электромобилей для рынка коммерческих автомобилей средней грузоподъемности», — сказал д-р Видмер.

Tevva разработала и произвела ряд технологий — от заказных систем управления батареями до расширителей диапазона, управляемых автономно с помощью облачного программного обеспечения, — предназначенных для предоставления решений для электрификации городских распределительных сетей средней мощности. Основанная в 2013 году, компания Tevva осознала, что ужесточение норм выбросов означает, что этот сектор созрел для электрификации.

Расширитель запаса хода Rex от Tevva устраняет одно из основных препятствий на пути внедрения технологии электромобилей в этом секторе — тревогу по поводу запаса хода — в то время как его интеллектуальная система геозон автоматически включает и отключает систему в зависимости от того, где движется транспортное средство.

Другими ключевыми участниками проекта являются Университет Ньюкасла, который является акционером AEM и продолжает тесно с ним сотрудничать. «Без университета технология никогда бы не была разработана, — сказал доктор Видмер.

И Motor Design, инновационная компания среднего размера, предоставляет программное обеспечение, которое ускорило разработку, позволяя быстро моделировать работу двигателя, в частности, для прогнозирования того, насколько он будет горячим.

AEM имеет производственную мощность 12 000 единиц в год, и его двигатели проходят испытания в других областях, таких как морские вспомогательные мощности — для лебедок и т.п. — и в промышленности, где они могут заменить асинхронные двигатели, работающие со стандартными промышленными приводами.«Все, что может вращать двигатель с постоянными магнитами, будет приводить в движение наш двигатель», — сказал доктор Видмер.

Текущая модель представляет собой только первое поколение, и рассматриваются варианты ее применения в легковых автомобилях, тракторах, сельскохозяйственной технике и в аэрокосмической отрасли.

Автомобильная категория спонсируется Comsol

Главным спонсором C2I 2019 является Frazer-Nash Consultancy 

.

Тесла публикует патент на двигатель с постоянными магнитами с углеродной оболочкой

Фото: Тесла

Tesla представила модель S Plaid, в которой есть несколько сногсшибательных инноваций, в том числе магнитный двигатель с углеродной оболочкой.Теперь Бюро по патентам и товарным знакам США опубликовало новый патент Tesla «Двигатель с постоянными магнитами с обмоткой».

В начале июня на церемонии передачи владельцам первого Model S Plaid генеральный директор компании Илон Маск представил основные технические элементы автомобиля. В то время как некоторые впечатляющие изменения уже были известны, детали инновационного двигателя содержали некоторые очень интересные новости.

До этого, в марте 2021 года, компания Tesla подала и опубликовала в ноябре 2021 года патент «Двигатель с постоянными магнитами с обмоткой».Хотя в патенте в качестве обертывания указаны различные материалы, особое внимание уделяется углеродной обертке. Именно это указывает на то, что патент описывает мотор, который используется в Model S Plaid.


РИС. 3 показан вид в перспективе компонентов ротора, содержащихся внутри втулки ротора, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.

Новый электродвигатель, который используется в модели S Plaid, является первым в своем роде серийным двигателем и оснащен роторами с углеродными втулками.Чтобы намотать углерод на ротор, нужно преодолеть несколько очень сложных препятствий. Маск объяснил, что углерод и медь имеют разную скорость теплового расширения, и для достижения желаемого результата ротор должен быть намотан с чрезвычайно высокой интенсивностью — очень трудный подвиг.

«Насколько нам известно, это первый серийный электродвигатель с ротором с углеродным покрытием. Это чрезвычайно сложная вещь, потому что углерод и медь имеют очень разные скорости теплового расширения.Чтобы иметь ротор с углеродным покрытием, вам нужно намотать его с чрезвычайно высокой интенсивностью, и это чрезвычайно сложно сделать».

Для изготовления таких роторов Тесла разработал новую производственную машину. В результате получился высокоэффективный небольшой двигатель, который можно даже взять в руки, но способный разогнать двухтонный автомобиль до 60 миль в час за две секунды.

По сути, инженеры компании создали двигатель с электромагнитным полем, который является сверхэффективным и имеет тесный зазор даже при сверхвысоких оборотах в минуту (об/мин), и является односкоростным от 0 до 200 миль в час.Итак, поскольку число оборотов в минуту для этого двигателя совершенно безумно, центробежная сила хочет расширить ротор, но именно углеродное перекрытие удерживает все это вместе.

© 2021, Ева Фокс | Тесманян. Все права защищены.

_____________________________

Мы ценим вашу читательскую аудиторию! Пожалуйста, поделитесь своими мыслями в разделе комментариев ниже.

Статью отредактировал @SmokeyShorts, вы можете следить за ним в Твиттере

Подписаться на @EvaFoxU


Новый безмагнитный электродвигатель не требует технического обслуживания

Немецкий производитель автомобильных запчастей MAHLE разработал новый высокоэффективный асинхронный двигатель без магнитов, производство которого более безопасно для окружающей среды, дешевле в производстве, чем аналогичные двигатели, и не требует технического обслуживания. поясняется в заявлении для прессы штутгартской фирмы.

Компания заявляет, что объединила сильные стороны различных концепций электродвигателей в одном продукте, что позволило добиться эффективности «выше 95 процентов почти во всех рабочих точках» — уровень, достигнутый до сих пор только в гоночных автомобилях Формулы E.

Компания MAHLE поясняет, что для ее «электродвигателя нового типа без магнитов не требуются редкоземельные элементы». Это делает производство более безопасным для окружающей среды, а также дает «преимущества с точки зрения затрат и безопасности ресурсов», говорится в сообщении компании.

Неизнашиваемый и высокоэффективный на высоких скоростях

В новом двигателе используется точно настроенная конструкция для создания крутящего момента посредством бесконтактной передачи мощности, что делает его неизнашиваемым и высокоэффективным на высоких скоростях.

При использовании беспроводной передатчик посылает переменный электрический ток на ротор. Это индуцирует ток в приемном электроде, который, в свою очередь, заряжает намотанные медные магнитные катушки, создавая электромагнитное поле, которое вращает катушки и создает крутящий момент.

Эти магнитные катушки заменяют постоянные магниты, обычно сделанные из неодима-бора-железа, самария-кобальта или феррита, в традиционных двигателях электромобилей. Там, где они обычно размещаются в двигателе электромобиля, асинхронные двигатели MAHLE и других разработчиков оставляют воздушный зазор для предотвращения износа. MAHLE также подчеркивает тот факт, что их конструкция легко масштабируется и может использоваться в любых автомобилях, от малолитражных до коммерческих.

«С нашим новым электродвигателем мы выполняем свою ответственность как устойчиво работающая компания», — говорит Майкл Фрик, председатель правления MAHLE (временно исполняющий обязанности) и финансовый директор.«Отказ от магнитов и, следовательно, использование редкоземельных элементов предлагает большой потенциал не только с геополитической точки зрения, но и с точки зрения ответственного использования природы и ресурсов».

Компания MAHLE заявила, что для разработки своей конструкции использовала современный процесс моделирования, который позволял постепенно настраивать и комбинировать параметры различных конструкций двигателей, чтобы найти оптимальное решение. Компания заявляет, что этот новый метод позволяет ей «быстро создать необходимые технические условия для устойчивого развития электронной мобильности во всем мире».»

Хотя новая конструкция двигателя была задумана с использованием самых последних процессов моделирования, создание асинхронных двигателей восходит к 19 веку, когда они были изобретены Николой Теслой. ранняя работа изобретателя над переменным током

Снижение зависимости индустрии электромобилей от постоянных магнитов

Недавний бум внедрения электромобилей привел к тому, что автопроизводители за пределами Китая усердно работали над разработкой электродвигателей, в которых не используются постоянные магниты.Это связано с тем, что для этих магнитов требуются редкоземельные металлы, добыча которых обычно вредна для окружающей среды.

Более того, материалы в основном добываются и обрабатываются в Китае, что дает китайским производителям электромобилей преимущество, когда речь идет о традиционных двигателях для электромобилей — более 90 процентов мировых редкоземельных элементов в настоящее время поступают из Китая.

Компания Bentley, например, также недавно представила конструкцию электродвигателя, в которой не используются редкоземельные магниты. Компания представила двигатель в прошлом году в своем стремлении возглавить устойчивую роскошную мобильность.MAHLE использует более утилитарный подход, что делает его еще более устойчивым, а значит, дает им еще большую силу.

MAHLE представляет дешевый высокоэффективный безмагнитный электродвигатель

Производители автомобилей за пределами Китая спешат создать электродвигатель без постоянных магнитов, отчасти потому, что им требуются редкоземельные материалы, а добыча таких элементов приводит к загрязнению окружающей среды. Но также частично потому, что добыча ведется в Китае, серьезном автомобильном конкуренте.

Магниты, используемые в большинстве двигателей электромобилей, обычно используют редкоземельные металлы, такие как неодим. Китай поставляет 97% мировых запасов редкоземельных металлов. Государственный контроль над этим ресурсом, необходимым для различных высокотехнологичных отраслей, в прошлом был серьезной проблемой. Например, страна решила ограничить экспорт редкоземельных металлов еще в начале прошлого десятилетия, и результатом стал скачок цен на неодим на 750% и скачок цен на диспрозий на 2000%.

И хотя компании могут закупать эти металлы где-то еще, единственный способ экономически выгодно превратить их в магниты — отправить их в Китай для переработки.Ни одна другая страна не может конкурировать с Китаем по низкой стоимости рабочей силы и экологическим нормам. Таким образом, страна имеет большое влияние на торговых переговорах и представляет реальную проблему безопасности линий поставок для других стран.

Некоторые организации, в том числе BMW, Audi, Renault и другие, уже производят по крайней мере часть своих электродвигателей без магнитов; все остальные также обращают внимание на новую технологию этого типа. Такие альтернативные двигатели вращают ротор, используя электромагнитную силу.Однако, какими бы чудесными они ни были, поскольку не нуждаются в редкоземельных металлах, в их конструкциях используется ротор, который передает электричество на движущуюся цель, а точка контакта подвержена износу.

В разгар этого безумия немецкая компания Mahle объявляет о выпуске нового электродвигателя, в котором нет ни редкоземельных элементов, ни физического контакта. Главной особенностью двигателя является индуктивная и, следовательно, бесконтактная передача мощности, что позволяет машине работать без износа и эффективно на высоких скоростях.Это также должно позволить ему быть очень прочным.

Доктор Мартин Бергер, вице-президент компании по корпоративным исследованиям и передовым технологиям, заявил:

Наш безмагнитный двигатель, безусловно, можно назвать прорывом, поскольку он обеспечивает несколько преимуществ, которые еще не были объединены в продукте этого типа. В результате мы можем предложить нашим клиентам продукт с выдающейся эффективностью по сравнительно низкой цене.

 

Отсутствие контактов для передачи электричества, истирания, пылеобразования, механического износа.Кроме того, я должен сказать, что если нужно обслуживать ненамагниченный ротор, заменить ротор несложно.

(Источник: Mahle)(Источник: Mahle)(Источник: Mahle)

Возможность настраивать и изменять параметры, связанные с магнетизмом ротора, вместо того, чтобы зацикливаться на том, что может предложить постоянный магнит, позволила инженерам MAHLE достичь эффективности. выше 95% в диапазоне рабочих скоростей. Это уровень, который ранее был достигнут только гоночными автомобилями Формулы E.

Двигатель также удивительно эффективен на высоких скоростях, поэтому он может помочь увеличить запас хода, выжимая несколько дополнительных миль из батареи при повседневном использовании.

Плюс отсутствие дорогих металлов должно сделать машину дешевле в производстве, чем типовые двигатели с постоянными магнитами.

Майкл Фрик, финансовый директор и председатель правления MAHLE (временно исполняющий обязанности), сказал:

С нашим новым электродвигателем мы выполняем свою ответственность как устойчиво работающая компания. Отказ от магнитов и, следовательно, использование редкоземельных элементов предлагает большой потенциал не только с геополитической точки зрения, но и с точки зрения ответственного использования природы и ресурсов.

Производители автомобилей могут использовать этот двигатель практически во всех типах транспортных средств, поскольку он легко масштабируется.

MAHLE удалось объединить сильные стороны различных электрических двигателей в одном изделии с помощью инновационного моделирования. Инструмент берет различные конструкции двигателей и регулирует их вместе с различными параметрами, пока не будет найден оптимальный грунт. Благодаря этому процессу компания создает необходимые технические условия для устойчивого развития электромобильности во всем мире.

В настоящее время поставляются образцы двигателя, а до серийного производства осталось всего около двух с половиной лет.

Магнитные материалы для двигателей будущего

Согласно статистике Чикагского университета, 50 процентов электроэнергии в США приходится на двигатель. Транспортные средства, такие как автомобили и самолеты, используют двигатели для преобразования энергии, как и бытовые приборы, такие как пылесосы и холодильники. Поскольку это пространство настолько велико, более эффективные двигатели могут существенно повлиять на потребление энергии.

Когда двигатель преобразует электрическую энергию в механическую, переменный ток создает магнитное поле для магнитных материалов внутри двигателя.Затем магнитные диполи переключаются с севера на юг и заставляют двигатель вращаться. Это переключение магнитных материалов заставляет его нагреваться, теряя энергию.

Источник: Инженерный колледж

Металлоаморфные нанокомпозитные материалы представляют собой магнитомягкие материалы, изготовленные из быстро затвердевающих жидких металлов.

А что, если магнитный материал не нагревался при вращении на высокой скорости? Майкл МакГенри, профессор материаловедения и инженерии (MSE) в Университете Карнеги-Меллона, и его группа решают эту проблему, синтезируя металлоаморфные нанокомпозитные материалы (МАНК), класс магнитомягких материалов, которые эффективно преобразовывают энергию на высоких частотах, позволяя меньшие двигатели для обеспечения сопоставимой мощности.

«Мощность двигателя зависит от его скорости», — сказал МакГенри. «Когда вы вращаете двигатель на высоких скоростях, магнитный материал переключается с более высокой частотой. Большинство магнитных сталей, из которых сделаны большинство двигателей, теряют мощность на более высоких частотах, потому что они нагреваются».

В настоящее время двигатели обычно изготавливаются из кремнистых сталей. MANC представляют собой альтернативу кремнистым сталям, и из-за их высокого удельного сопротивления (насколько сильно они сопротивляются электрическому току) они не так сильно нагреваются и поэтому могут вращаться с гораздо более высокими скоростями.

«В результате вы можете либо уменьшить размер двигателя при заданной плотности мощности, либо сделать двигатель большей мощности при том же размере», — сказал МакГенри.

Двигатели

потребляют огромное количество электроэнергии, поэтому они являются одной из областей, где эффективность может иметь большое значение.

Майкл МакГенри , Профессор материаловедения и инженерии , Университет Карнеги-Меллона

Группа МакГенри в сотрудничестве с Национальной лабораторией энергетических технологий (NETL), Исследовательским центром Гленна НАСА и Государственным университетом Северной Каролины разрабатывает двигатель мощностью два с половиной киловатта, который весит менее двух с половиной килограммов.Совсем недавно они протестировали его на скорости 6000 оборотов в минуту и ​​планируют построить более крупные модели, которые будут вращаться еще быстрее. В конструкции, финансируемой Управлением передового производства Министерства энергетики (DOE), постоянные магниты сочетаются с MANC.

Чтобы синтезировать материалы MANC, МакГенри и его команда быстро затвердевают жидкие металлы со скоростью около миллиона градусов в секунду. Поскольку они работают в лабораторных масштабах, они рассматривают 10-граммовые образцы и проверяют их магнитные свойства.Благодаря различным партнерствам с партнерскими исследовательскими институтами и промышленностью они могут использовать эти MANC и масштабировать процесс изготовления для использования в реальных приложениях.

Источник: Инженерный колледж

МакГенри и его команда изготавливают аморфные нанокомпозиты металлов в лабораторных масштабах и работают с партнерами по исследованиям, чтобы масштабировать материалы для использования в коммерческих целях.

В процессе преобразования мощности в обычном двигателе происходит переключение намагниченности материалов двигателя, что часто приводит к потере мощности. Но с MANC потери, связанные с переключением намагниченности, значительно снижены, потому что они представляют собой стекловидный металл, а не кристаллический металл. Структурная разница на атомарном уровне: когда материал плавится, а затем быстро охлаждается, атомы не успевают занять свои позиции в кристаллической решетке.

Группа

МакГенри и ее сотрудники — одни из немногих, кто демонстрирует использование MANC в двигателях. В их конструкции также используются уникальные запатентованные материалы — комбинация железа и кобальта, а также железа и никеля, смешанная со стеклообразователями. Эффективные MANC также позволяют использовать в конструкции двигателя недорогие постоянные магниты, для которых не требуются критически важные редкоземельные материалы.

Источник: Инженерный колледж

Чертеж ротора и статора двигателя.Серая часть показывает, где используются MANC, а синяя — постоянные магниты.

В то время как исследователи проводят испытания в меньших пропорциях в лабораторных масштабах, сотрудничество с отраслевыми компаниями и другими исследовательскими лабораториями может довести эти металлы до масштабов использования в промышленности.

«В конце концов, с этими конструкциями мы сможем достичь более высоких скоростей и мощностей, — сказал МакГенри.

0 comments on “Магнитный двигатель для автомобиля: Медный довод: создан уникальный двигатель для электромобилей | Статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.