Читать онлайн «Новые источники энергии». Страница 38

Компания FlynnResearch имеет контракты от многих заказчиков на моторы повышенной эффективности, мощностью от 5 ватт до 10 кВт, в том числе от военных заказчиков. Технология «параллельных магнитных путей», предложенная Флином, развивается другими исследователями. Например, автор Хильденбанд (Jack Hilden-Brand) построил мотор по схеме Флина. Мощность на входе не более 180 ватт, мощность на выходе – около 380 ватт. Серьезные планы по внедрению магнитных моторов на транспорте, для автомобилей, в первую очередь, имеют американская компания Millennial Motors, Inc., и австралийская фирма Cycclone Inc., которая еще в 2003 году поставила магнитный мотор на автомобиль и показала его в действии телерепортерам. Характерно, что после этого уровня проекта, его развитие идет почти незаметно для публики и новых сообщений нет.

Необходимо отметить, что существуют и российские разработки в данной области, например, группа под руководством Георгия Михайловича Корнилова, Ростов-на-Дону, разрабатывает высокоэффективный мотор с магнитами и переключением потока. По данным 2011 года, при 1200 ватт на входе, мощность на валу мотора достигает 3 кВт.

Создан прототип мощностью 5 кВт, и планируются конструкторские работы по созданию мотора мощность 100 кВт. На фото рис. 147 показан мотор Корнилова.

Рис. 147. Мотор Корнилова

Об эффективности таких моторов можно говорить после их испытаний, хотя авторы планируют получать механической мощности на валу в несколько раз больше мощности, затрачиваемой в цепях управления. Такие моторы, в сочетании с обычными электрогенераторами, смогут стать основной автономных электростанций.

Теоретические основы работы моторов с постоянными магнитами могут быть разными, но во многих случаях мы имеем дело с ускорением ротора или линейного подвижного элемента, которое обусловлено градиентом магнитного взаимодействия. Именно изменение силы магнитного притяжения или отталкивания, которая зависит от расстояния до полюса магнита, обуславливает движение намагниченного тела. В простейшем случае, линейный градиент может создавать условия постоянного ускорения. Например, в моем эксперименте, 2009 год, шарик массой 12 грамм с ускорением поднимался по наклонной поверхности в высоту на 14 мм, а затем падал на исходный уровень. Схема эксперимента показана на рис. 148. Видеозапись есть на сайте http://alexfrolov.narod.ru

Рис. 148. Линейное ускорение в условиях градиента магнитного поля

Особенность конструкции линейного магнитного ускорителя Фролова в том, что движение шарика до точки максимального сближения с магнитами не допускается. В поднятой части направляющего профиля, в его дне сделано «окно» для того, чтобы шарик мог упасть. Точка «выхода из цикла ускорения» зависит от сочетания зазора между магнитами, веса шарика и его скорости в конце цикла. Цикл можно повторять бесконечно, хотя этот вариант линейного ускорения не очень практичный, и проще сделать аналогичный вариант с ротором.

Американские эксперименты в данной области, примерно с 1997 года, проводит Грег Ватсон (Greg Watson), устройства с шариком называются SMOT. В продаже есть наборы для экспериментов, включая «большую железную дорогу» размером с комнату, по «рельсам» которой двигается шарик, поднимаясь и опускаясь от цикла к циклу. Ускорение шарика подбирается таким, чтобы ему хватало энергии пройти «одну ступень» и попасть в точку старта следующей ступени. Эксперимент интересный, но непрактичный. Градиент магнитного поля при минимальных расстояниях (зазоре между магнитом и ускоряемым телом), дает намного больше мощности и перспектив коммерциализации. Известный пример такой схемы – мотор Текко (Kure Tekkosho Co. «Permanent Magnet Prime Mover», патент Японии № 55144783), рис. 149.

Рис. 149. Градиентный магнитный мотор Кюре Текко

Впервые, данная схема появилась в журнале Popular Science 1979 год. В роторе имеется постоянный магнит, а расстояние от полюса магнита до статора меняется. Магниты ротора и статора отталкиваются. В роторе используется мощный кобальтовый магнит, а в статоре – менее мощные неэлектропроводящие ферритовые магниты. Видимо, это уменьшает потери на индукционные токи Фуко в статоре.

Этот принцип называется «магнитный градиент». За счет данного градиента, на участке движения ротора с ускорением, при изменении расстояния от полюса ротора до магнитов статора, создается крутящий момент, без затрат от внешнего источника энергии. В точке минимального зазора в статоре расположен электромагнит, который в импульсном режиме помогает ротору пройти «мертвую точку», и снова начать цикл ускорения.

Конструктивные особенности, а именно, масса ротора, сила магнита, импульсное управление электромагнитом и другие нюансы очень важны при конструировании. Например, малая масса ротора не позволит в полной мере накопить кинетическую энергию, создаваемую при ускорении ротора в градиентном магнитном поле. Ротор должен иметь свойства маховика.

История изобретения интересна тем, что автор не мог найти поддержку в своей стране, и поехал в США. Его патент и демонстрации мотора в действии привлекли внимание. После некоторых событий, автор был возвращен в Японию.

Другой ротор с градиентом, известный как магнитный мотор Соукупа (George Soukup) Германия, или V-gate в США, (Calloway V-gate) представлен многими авторами в различных вариантах конструкции.

На рис. 150 показано фото ротора немецкого изобретателя Соукупа. В роли нагрузки, автор использовал винт пропеллера. Статор представляет собой несколько магнитов, соединенных последовательно в столбик. В конструкции Соукупа, статор имеет несколько «столбиков» магнитов.

Рис. 150. Магнитный мотор Соукупа

На рис. 151 показана конструкция похожего мотора с градиентом по схеме V-gate (V-ворота), с одним «магнитом – статором», который является не совсем обычным статором.

Рис. 151. Магнитный мотор V-gate

Отметим, что Г-образная перекладина, на которой сверху установлен магнит статора, может двигаться вдоль вертикальной направляющей оси, и делает это каждый раз, при прохождении ротором «мертвой точки». Белая деталь в форме полумесяца, закрепленная на оси в нужном положении, при прохождении «мертвой точки», поднимает перекладину с магнитом статора, а затем вновь начинается цикл ускорения за счет градиента магнитного поля. На прозрачном диске установлены резиновые шайбы, выполняющие роль амортизаторов.

Еще один градиентный магнитный мотор, спорной конструкции, известен как «концепция FM», по инициалам автора. Фото показано на рис. 152. Внизу – статор.

Рис. 152. Магнитный мотор FM

Автор данного мотора использует различные «хитрости» для того, чтобы ротор мог преодолеть «мертвую точку»: наклон магнитов в начале цикла, или их частичное экранирование полуцилиндрическими экранами из железа. В моих экспериментах с данной конструкцией, был сделан вывод о необходимости наличия осевой свободы перемещения ротора, для преодоления «мертвой точки».

Аналогично конструкции V-gate, после цикла ускорения, ротору необходимо сохранить набранную кинетическую энергию, а для этого надо пройти «мертвую точку» без потерь. Это возможно при изменении линейной траектории, путем сдвига вдоль оси вращения. Данный тип моторов весьма капризен в настройке.

Прекрасный пример простой и работоспособной конструкции – мотор Вальтера Торбай, запатентованный в Аргентине, №P040103029, Walter Torbay, 2004 год.

Автор сделал модель из дерева, магниты маломощные. На рис. 153 показаны основные узлы его мотора. Детально конструкция описана в патенте. Отметим, что магниты статора, по-очереди циклично поднимаются и опускаются, позволяя ротору проходить точки максимального сближения без торможения. Напоминает работу мотора V-gate и мотора Соукупа.

Рис. 153. Магнитный мотор Торбай

Градиент, в сочетании с экранированием, встречается во многих конструкциях. На рис. 154 показан вариант простого магнитного мотора.

Рис. 154. Магнитный мотор с экранированием части цикла

В данной схеме, магнит статора скрыт от приближающегося магнита ротора железным экраном. Расстояние между магнитом ротора и железным элементом статора меняется, как и в конструкции Кюре Текко. Притяжение – результат градиента силы между магнитом ротора и железным статором, который также выполняет роль экрана. Этот градиент создает крутящий момент. После прохождения «мертвой точки», магниты отталкиваются, и цикл повторяется. Данных о практической реализации не имеется.

Другое известное изобретение из области магнитных моторов, описано в патенте Говарда Джонсона (Howard Johnson) Патент США № 4,151,431, выдан в 1979 году, показан на рис. 155.

Рис. 155. Схема расположения магнитов мотора Джонсона

Суть изобретения Джонсона состоит в особой изогнутой форме магнита, который, при определенных условиях, получает постоянный однонаправленный импульс тяги, находясь рядом с магнитами статора. Важно отметить: для ускорения нужен градиент, поэтому зазор между магнитами статора не постоянный, он меняется, как показано на рис. 155. На рис. 156 показано другое изобретение Джонсона.