Генератор механической энергии

с Элементом на роторе, перемещающимся в зазоре между магнитами Статора

 

Инж. Смирнов А.В.

 

 

ФЕРРОМАГНЕТИК  В  КАЧЕСТЕ  ЭЛЕМЕНТА  РОТОРА

 

  Известно, что ферромагнетик с определённой силой стремится втянуться в зазор между постоянными магнитами, обращёнными друг к другу одноимёнными полюсами (Рис.1).

 

                                                    

 

                                                                             Рис.1

 

 Создадим систему генерации сил согласно Рис.2 и назовём её Силовой частью генератора.

 

                             

 

                                                                                   Рис.2

           

  Здесь ферромагнитная пластина (Элемент), установленная на Роторе, выполненном из материала, нейтрального к магнитным полям, имеет возможность вращения около оси Ротора.

  Перемещаясь по дуге окружности, Элемент под действием силы dF (см. Рис.4) периодически входит в зазор между магнитами Статора, сориентированными относительно друг друга одноимёнными полюсами, и выходит из зазора под действием силы инерции массы Ротора.  Конструктивно Элемент не полностью перекрывает полюса магнитов Статора, оставляя не перекрытой их некоторую часть.

  Предполагается, что Ротор сбалансирован и имеет расчётную массу маховика. 

  Представляется понятным, что в изображённом на Рис.2 составе механизм не обеспечивает для Ротора возможности совершить даже один полный оборот в силу очевидности наличия «работы ротора по замкнутому энергетически кругу»: полезная работа, совершаемая полями при раскрутке Ротора от точки А до точки В, полностью аннигилируется работой полей по торможению Ротора на участке от точки В до точки С, поскольку на этом участке вращения Ротора на его Элемент действует такая же по закону изменения сила dF, но с отрицательным знаком (паразитная сила).

  Для того, чтобы предложенная система вошла в режим самогенерации энергии, необходимо ввести в неё своего рода «выключатель» этой паразитной силы. И этот «выключатель» должен срабатывать тогда, когда Элемент на Роторе займёт положение, совпадающее с меткой «В», так как в этом положение Ротор обладает наибольшим запасом накопленной энергии.

  Для решения этой задачи в схему был введён ещё один элемент – Коммутатор (см. Рис.3).

  Коммутатор представляет собой пластину из ферромагнетика, имеющий возможность возвратно-поступательного перемещения в своих направляющих в том же зазоре, что и Элемент Ротора. При этом размеры Коммутатора выбраны таким образом, чтобы во введенном в зазор положении он полностью перекрывал полюса взаимодействующих магнитов с минимальными зазорами.

 

                                  

                                                                                         

                                                                                          Рис.3

 

  Силовая часть генератора функционирует следующим образом.

  В исходном состоянии (Рис.4) коммутатор выдвинут из зазора между полюсами магнитов Статора. Сила, стремящаяся втянуть его назад в зазор, скомпенсирована известным способом (компенсатор этой силы условно не показан по причине предполагаемой общеизвестности).

  Элемент ротора находится на некотором удалении от открытого зазора между магнитами (напротив точки «А»).

 

                                           

 

                                                                                         Рис.4

 

    Под действием нарастающей по значению силы dF, Элемент стремится втянуться в зазор, порождая крутящий момент на валу Ротора (М кр.).

  После того, как Элемент займёт положение в зазоре между магнитами Статора (положение напротив метки «В»), действие полезной силы dF прекращается, и Элемент попадает под действие силы – dF, зеркальной полезной по закону изменения. В отсутствии Коммутатора наличие этой силы приведёт к тому, что Элемент остановится в некоторой точке своего перемещения по дуге окружности (около метки «С») и начнет ускоряющееся движение назад к точке «А». Поскольку система энергетически замкнута и уравновешена, постольку Ротор неизбежно войдет в режим затухающих автоколебаний, после чего остановится.

  Поэтому в тот момент, когда Элемент, получив начальное ускорение в фазе перемещения от точки «А» до точки «Б», под действием сил инерции массы Ротора пройдёт зазор и устремится к точке «С», в зазор вводится Коммутатор. Введение Коммутатора из ферромагнетика в зазор замыкает силовые линии в зазоре через «тело» Коммутатора, и сила, стремящаяся втянуть пластину Ротора назад в зазор, блокируется. Опыт показывает: если сконструировать и настроить механизм таким образом, чтобы Коммутатор занимал свое место в зазоре непосредственно после выхода из зазора Элемента ротора, то сила, стремящаяся препятствовать вращению Ротора, будет определяться лишь кратковременным притяжением ребра Элемента Ротора к ребру пластины Коммутатора. Сила такого притяжения изначально много меньше полезной силы, действующей на пластину Ротора в первой фазе его вращения, и действует кратковременно, быстро убывая по величине по мере удаления рёбер обоих ферромагнетиков Ротора и Коммутатора друг от друга.

  Когда Элемент Ротора  займёт положение, диаметрально противоположное метке «В», Коммутатор извлекается из зазора, занимая крайнее левое свое положение.

  Цикл повторяется с запасом полезной энергии на валу Ротора, которую можно снять в нагрузку.

 

ПОСТОЯННЫЙ  МАГНИТ  В  КАЧЕСТВЕ  ЭЛЕМЕНТА  РОТОРА

 

  Аналогичный эффект, но большую мощность, можно получить, изменив ориентацию полюсов магнитов статора и заменив пластины Коммутатора и Ротора постоянными магнитами.

  В основе принципа построения предлагаемого генератора лежит известный факт: в любом постоянном магните существует мнимая линия разделения полюсов, в области которой магнитное поле (напряжённость) стремится к нулю. Следовательно, в этой же области стремятся к нулю и величины сил, действующих как на рядом расположенные ферромагнетики, так и на рядом расположенные магниты. Данный вывод иллюстрируется следующими (Рис.5 и Рис.6) рисунками, на которых Элемент (малого размера магнит) может быть заменён на ферромагнетик. Рис.5 показывает отсутствие силы взаимодействия Элемента и магнита Статора в зоне Средней линии (линии условного раздела полюсов).

 

                        

                                                                            Рис.5

 

  С другой стороны, если полосовой магнит (Статор) составить из двух и разнести части на некоторое расстояние, то на Элемент будет действовать втягивающая его в промежуток (зазор) между магнитами сила (dF).

 

              

 

                                                                             Рис.6 

 

  Изменение полярности малого магнита (Элемента) относительно полосовых (Статора) заменяет силу взаимопритяжения на силу взаимоотталкивания, не меняя сути вывода.

  Силовая часть генератора с магнитом в качестве Элемента на Роторе будет выглядеть следующим образом (Рис.7). Здесь показано такое положение составных частей, при котором Элемент ротора уже вышел из зазора между магнитами Статора, а магнит Коммутатора ещё не занял своё место в зазоре.

 

  Генератор работает следующим образом.

  Под действием сил, порождаемых взаимодействующими разноименными полюсами магнитов Статора и Элемента Ротора, на Валу Ротора создаётся крутящий момент, под действием которого Элемент Ротора с нарастающей скоростью устремляется в зазор между магнитами Статора. Войдя в зазор, Элемент ротора под действием сил инерции своей массы продолжит движение по дуге окружности вращения Ротора. Как только Элемент пройдёт через зазор, в последний вводится магнит Коммутатора, который замыкает магнитную цепь, образуя тем самым вышеуказанную «Среднюю линию» раздела полюсов цельного магнита статора, тем самым «отключая» паразитную силу, действующую на Элемент во второй фазе вращения Ротора.

 

          

 

                                                                                                          Рис.7

 

  Необходимо иметь в виду, что в данном схемотехническом решении полюса магнитов Коммутатора и Элемента совпадают, что при произвольном манипулировании с Коммутатором  может привести к необходимости принудительного заталкивания Коммутатора в зазор в условиях наличия силы со стороны магнита Элемента, противодействующей этому перемещению

  Поэтому выход Элемента из зазора и заход Коммутатора в зазор должны производится синхронно, с небольшим и постоянным интервалом между Элементом и Коммутатором.

  При относительно значительном удалении Элемента ротора от  зазора Статора Коммутатор извлекается из зазора, и  последний вновь обладает свойством втягивать в себя Элемент Ротора. 

  Цикл повторяется.

 

  Примечание. В обоих вариантах приведенных схем пластина Коммутатора (магнит Коммутатора) должен быть всегда частично введен в зазор, чтобы уменьшить действие втягивающей его силы. Предполагается само собой разумеющимся и наличие компенсатора паразитного характера силы, втягивающей Коммутатор в зазор.