В революционном двигателе используются только постоянные магниты для последовательного притяжения и отражения сил, обеспечивая непрерывное движение, как в обычном электродвигателе, без изменения полярности или использования внешнего источника питания.

Постоянные магниты являются неотъемлемой частью многих двигателей, в которых используются достижения в получении мощных и стабильных магнитных материалов.

Сегодня редкоземельные магниты, содержащие элементы лантаноидов, такие как неодим и самарий, обладают большими магнитными моментами. Например, неодимовый (NdFeB) магнит, состоящий из неодима, железа и бора и имеющий размеры всего 10,16 см X 10,16 см X 5,08 см, может иметь Br max 14,800, поверхностное поле Gauss в 4,933, тяговое усилие 557 кг и стабильный при 176ºF. Если магнит не будет перегрет или физически поврежден, он потеряет менее 1% своей силы за 10 лет.

Чтобы увидеть влияние постоянных магнитов, мы должны взглянуть на типичный электродвигатель. Когда внешний источник энергии проходит через поле ротора, он служит электромагнитом, который притягивается к постоянному магниту, заставляя двигатель вращаться (рис. 1A). Для продолжения вращения электромагнит позволяет полю ротора изменять полярность его магнитного поля (рис. 1B), вызывая отталкивание. Сила отталкивания между полюсами отталкивает электромагнит по его пути движения. Если полярность ротора не меняется, сила притяжения, притягивающая электромагнит к постоянному магниту, будет препятствовать выходу электромагнита и заставит его вернуться и остановиться напротив постоянного магнита.

Электродвигатель, в котором используются постоянные магниты, не имеет обмоток возбуждения, которые служат электромагнитами на раме статора. Вместо этого постоянные магниты на раме статора создают магнитные поля, которые взаимодействуют с полем ротора, создавая крутящий момент. Это устраняет необходимость в питании статора, тем самым снижая потребление электроэнергии.

Электродвигатели, с использованием постоянных магнитов или без них, производят вращение из повторяющейся последовательности притяжения с последующим отталкиванием, что требует изменения полярности. Было предпринято множество попыток сконструировать двигатель, использующий только постоянные магниты для создания магнитных полей как для статора, так и для ротора, но они не увенчались успехом.

Такой двигатель будет приводиться в действие собственными магнитными полями, создаваемыми постоянными магнитами. Представленное здесь открытие позволяет постоянным магнитам последовательно притягиваться и отталкиваться, создавая непрерывное движение, как у электродвигателя, без изменения полярности или использования внешнего источника энергии.

Большинство из нас имели дело с постоянными магнитами и испытывали силы притяжения и отталкивания, возникающие между ними. Легко представить, что магниты работают на нас. Например, сила притяжения между двумя достаточно сильными постоянными магнитами может перемещать объект, когда магниты сближаются. Однако, чтобы магниты повторили эту работу, их нужно разобрать.

Количество работы или механической энергии, необходимой для разрыва магнитов, аналогично количеству механической энергии, генерируемой магнитами, когда они сближаются. Соответственно, постоянные магниты не могут работать непрерывно самостоятельно без внешнего источника механической энергии, многократно разъединяющего их.

На рис. 2 показаны типичные силовые линии между противоположными полюсами двух постоянных магнитов, которые создают обычно наблюдаемую силу притяжения, действующую в полярной (вертикальной) плоскости. Сила притяжения, создаваемая достаточно сильными магнитами, может стягивать магниты на расстоянии, пока они не придут в контакт друг с другом. Сила притяжения между противоположными полюсами также может стягивать магниты вместе в экваториальной (горизонтальной) плоскости, пока они не остановятся напротив друг друга. На рис. 3 показаны силовые линии, ответственные за это горизонтальное притяжение.

Обычно между двумя магнитами с противоположными полюсами существуют силы притяжения и отталкивания, как показано на рис. 4. Однако сила отталкивания в полярной плоскости обычно очень мала по сравнению с силой притяжения в той же плоскости, вызывая результирующую силу. быть притяжением. Мы создали уникальное состояние, в котором поля двух постоянных магнитов с противоположными полюсами одновременно создают результирующую силу притяжения между ними в экваториальной плоскости и результирующую силу отталкивания в полярной плоскости.

На рис. 5 показаны силовые линии, ответственные за одновременное экваториальное притяжение (синие стрелки) и полярное отталкивание (красные стрелки) между парой постоянных магнитов. Необычное результирующее отталкивание в полярной плоскости является результатом формы магнитов и их положения и возникает между одинаковыми полюсами, даже если магниты имеют свои противоположные полюса, обращенные друг к другу.

Результирующая сила притяжения, действующая в экваториальной плоскости, может использоваться для горизонтального стягивания магнитов. Результирующая сила отталкивания, действующая в полярной плоскости, может, в свою очередь, использоваться для вертикального отталкивания магнитов друг от друга без изменения полярности или использования другой энергии. Таким образом, два постоянных магнита притягиваются друг к другу под действием силы притяжения, а затем раздвигаются без помощи внешней силы или другой энергии.

Обычно необходимо приложить внешнюю силу, чтобы разделить два постоянных магнита, которые соединились вместе с их силой притяжения. До сих пор мы не наблюдали, чтобы два постоянных магнита последовательно притягивались и отталкивались без посторонней помощи. Эта последовательность притяжения с последующим отталкиванием подобна последовательности притяжения-отталкивания, которая возникает в электродвигателе между постоянным магнитом и электромагнитом.

Мы сконструировали устройство, чтобы продемонстрировать одновременное результирующее притяжение в экваториальной плоскости и результирующее отталкивание в полярной плоскости между двумя постоянными магнитами с противоположными полюсами, обращенными друг к другу. Для уменьшения трения при движении постоянные магниты были прикреплены к тележкам с восемью колесами. На каждой тележке размещено по четыре постоянных магнита.

Магниты были изготовлены из неодима (NdFeB) марки 52 и имели длину 5,08 см, ширину 2,54 см и толщину 1,27 см. Они были намагничены на всю толщину 1,27 см. Каждый магнит имеет Brmax 14 800 Гаусс и тяговое усилие 41,28 кг. Чтобы минимизировать магнитные помехи, тележки и рельсы были изготовлены из алюминиевого сплава, а винты и гайки - из латуни.

Результирующие силы притяжения и отталкивания были измерены с помощью цифрового датчика силы IMADA модели DS2-110. Результирующие силы, приложенные к тележкам, измерялись с интервалом 3,18 мм по горизонтальной и вертикальной траекториям движения. Были проведены измерения результирующей силы притяжения в экваториальной плоскости, ответственной за горизонтальное движение, как показано на рис. 6. Были также проведены измерения результирующей силы отталкивания в полярной плоскости, ответственной за вертикальное движение (рис. 7).

Суммарные значения силы притяжения в экваториальной плоскости и силы отталкивания в полярной плоскости представлены на рис. 8. Избыток механической энергии доступен из общей силы (механической энергии), доступной во время фаз притяжения и отталкивания. Этот излишек энергии можно использовать для работы, например, для привода электрогенератора. Приведенные здесь данные предназначены только для иллюстрации явления и не представляют оптимальных условий для максимальной отдачи энергии.

Соображения по конструкции двигателя

Повторение описанной здесь последовательности притяжения и отталкивания требует, чтобы магниты вернулись в исходное положение. Однако небольшое расстояние, пройденное описанными здесь магнитами, оставляет их в пределах полей притяжения и отталкивания, ответственных за их первоначальное движение. Следовательно, возвращению магнитов в их исходное положение будут препятствовать эти остаточные силы притяжения и отталкивания, соответственно.

Значительное количество механической энергии должно быть затрачено на преодоление этих сил при возврате магнитов. Эти противоположные остаточные силы и затраты энергии на их преодоление могут быть значительно уменьшены за счет увеличения расстояния, пройденного магнитами H и V. Например (рис. 9), если магнит V перемещается по вертикали на 15,24 см вместо 6,35 см, Магнит H мог бы затем вернуться в горизонтальное положение в исходное положение, не встречая значительного сопротивления со стороны силы притяжения в полярной плоскости.

При увеличении расстояния перемещения результирующая сила притяжения в экваториальной плоскости изначально будет слишком слабой, чтобы тянуть магнит H горизонтально. На рис. 9 показано, как пары магнитов могут быть связаны друг с другом для буксировки друг друга на участке их пути. Сила отталкивания между магнитами V1 и H1 достаточно велика, чтобы магнит V1 тянул магнит H2 ближе к магниту V2, где силы притяжения сильнее. В свою очередь, сила притяжения между магнитами V2 и H2 может тянуть магнит V1 дальше от магнита H1. Движение, создаваемое двумя парами магнитов, соединенных вместе, показано на рис.9.

Это соединение пар магнитов в различных фазах последовательности притяжения и отталкивания похоже на расположение поршней в двигателе внутреннего сгорания, в котором такт сгорания одного поршня приводит в действие такт выпуска другого поршня. Другое сходство заключается в том, что и магниты, и поршни движутся по линейным путям, поскольку они обеспечивают механическую энергию.

Механическую энергию можно сохранить, заставив магниты работать на обоих концах своего пути. Таким образом, энергия не тратится на возвращение магнитов в исходное положение для повторения цикла. Подключение четырех пар магнитов завершает цикл, обеспечивая непрерывное движение, полностью управляемое постоянными магнитами.

Здесь следует отметить, что статор и ротор в обычном электродвигателе требуют нескольких пар магнитов для достижения непрерывного движения. Последовательность притяжения и отталкивания между одним магнитом статора и электромагнитом (ротором) не может создать достаточную инерцию, чтобы повернуть ротор на один полный оборот и повторить цикл. Аналогичным образом, описанный здесь метод требует использования нескольких пар постоянных магнитов для увеличения расстояния перемещения и завершения цикла.

Коммерческое приложение

Описанный здесь метод иллюстрирует, как одни только постоянные магниты могут быть использованы для создания непрерывного движения и обеспечения излишка механической энергии, которая может использоваться для других целей, таких как приведение в действие электрического генератора.

По многим причинам электромагнитная энергия от постоянных магнитов является очень практичным, чистым и богатым источником энергии. Было подсчитано, что электромагнитная сила на 39 порядков сильнее гравитационной силы, и ее внутренний источник многочислен. Количество энергии, необходимое для создания постоянных магнитов, незначительно по сравнению с количеством электромагнитной энергии, фактически доступной от них после их намагничивания. Железо, наиболее распространенное ферромагнитное вещество, является вторым по распространенности металлом на Земле.

Мощные магниты, содержащие неодим и самарий, не требуются для выработки практического количества чистой механической энергии с использованием описанного здесь метода. Могут использоваться другие более слабые постоянные магниты. Стабильность (коэрцитивная сила) и сила (магнитный момент) постоянных магнитов сегодня чрезвычайно высоки. Величина электромагнитных сил, возникающих между парами магнитов для генерации механической энергии, как описано здесь, ниже значения коэрцитивной силы магнитов. Следовательно, магниты останутся стабильными при нормальных условиях эксплуатации.

Будущее

 Создан двигатель с постоянными магнитами, и он проходит испытания. Кроме того, на двигатель подана заявка на патент, и его детали не будут доступны до тех пор, пока патент не будет выдан.

Еще предстоит определить одну особенность - лучший способ включения и выключения двигателя. С обычным электродвигателем вы просто используете переключатель для включения питания, чтобы активировать двигатель, а затем выключите питание, чтобы остановить двигатель. Вы не можете этого сделать с двигателем, состоящим из постоянных магнитов. Рассматриваются несколько методов прерывания. Один из подходов - использовать электромагнит для торможения. Электромагнит будет запитан только во время торможения и отключен, когда двигатель работает.

Рекомендации

1. Г. Е. Уленбек, С. Гоудсмит, Спиновые электроны и структура спектров. Природа. 117, 264-265 (1926).
2. Фоли Х., Куш П. О собственном моменте электрона. Physical Review 73, 412-412 (1948).
3. Фейнман Р., Электромагнетизм. Лекции Фейнмана по физике. 2, Глава 1 (1962).
4. Пескин М.Е., Шредер Д.В. Введение в квантовую теорию поля (Westview Press, Нью-Йорк, 1995).
5. Р. Пенроуз, Новый разум императора: о компьютерах, разуме и законах физики (Oxford University Press, Oxford, 1989).
6. Эрик У. Л. Магнетизм: вводный обзор (Courier Dover Publications, Нью-Йорк, 1963).

----

Возможен ли двигатель с постоянными магнитами?

Сэм Дэвис

18 НОЯБ.2017 Г.

Недавно мы опубликовали статью о силовой электронике под заголовком «В уникальном двигателе используются только постоянные магниты - электроэнергия не требуется ». Мы получили шквал критики за то, что это звучит как вечный двигатель и что это противоречит закону сохранения энергии и закону термодинамики. Некоторые инженеры сказали, что это должно было быть датировано 1 апреля, потому что это должно быть шутка. Меня заставили поверить, что такой мотор есть, но мотора не существует - по крайней мере, пока.

Оказывается, заголовок был неправильным. Надо было сказать: «Новое открытие может привести к коммерческому производству двигателей с постоянными магнитами». Соавтор оригинальной статьи, доктор Кеннет Козека, обнаружил способ использования постоянных магнитов для создания механического движения. В статье должно было быть ясно, что это открытие может привести к созданию двигателя с постоянными магнитами, но пока нет. Затем мы попросили доктора Козеку объяснить предысторию своего открытия, и он предоставил то, что вы увидите в тексте ниже. Прочитав это объяснение, вы можете решить, возможно ли, по вашему мнению, использовать этот подход.

Доктор Козека говорит, что легко вообразить силу притяжения между двумя магнитами, которые выполняют работу за нас, например, вращают двигатель, когда они сближаются. Проблема, конечно, в том, что энергия должна тратиться на растягивание магнитов, если мы хотим, чтобы они снова работали на нас. Таким образом, нет никаких преимуществ в том, что магниты работают на нас.

Как ученые, так и изобретатели пытались использовать только постоянные магниты для привода двигателя. Другие отвергли идею двигателя, приводимого в действие только постоянными магнитами, как нарушение законов термодинамики. Мы не понимали источник электромагнитной энергии, ответственной за магнитные силы. Еще в 1926 году квантовая физика описала в качестве источника собственный спин или угловой момент неспаренного электрона в ферромагнетике. Доктор Фейнман (лауреат Нобелевской премии по физике) в своих лекциях по электромагнитной энергии описывает спин как «вечный».

В физике существует несколько теорий, которые предлагают источник электромагнитной энергии, переносимой потоками виртуальных фотонов, исходящих от атомного электрона. Каким бы ни был источник, он является внутренним и богатым. Таким образом, представление о двигателе, приводимом в движение только постоянными магнитами, возможно, и его нельзя отвергать как противоречащее закону сохранения энергии.

Двигатель с постоянными магнитами не будет производить энергию и не будет вечным двигателем. Вместо этого он просто использовал бы электромагнитную энергию, передаваемую угловым моментом электрона в форме магнитных сил. Хотя квантовая физика описала угловой момент как источник энергии, остаются некоторые ученые и непрофессионалы, придерживающиеся неправильной парадигмы, согласно которой двигатели с постоянными магнитами противоречат основным законам физики.

Представленное здесь открытие свидетельствует об очень необычном явлении. Два постоянных магнита с противоположными полюсами могут создавать экваториальное притяжение и полярное отталкивание без изменения полярности магнита и без использования другого источника энергии. Противоположные полюса не вызывают отталкивания. Отталкивание также не является побочным продуктом инерции или импульса горизонтального притяжения. Это ясно видно из демонстрации полярного отталкивания, происходящего без предварительного создания горизонтального притяжения. Посетите www.kedronenergy.com для просмотра видеороликов, демонстрирующих раздельное горизонтальное притяжение и вертикальное отталкивание.

Удивительно, если не захватывает дух, видеть, как два постоянных магнита с противоположными полюсами, обращенными друг к другу, генерируют одновременное экваториальное (горизонтальное) притяжение и полярное (вертикальное) отталкивание, которые можно использовать для создания последовательности притяжения и отталкивания. Таким образом, не нужно тратить энергию на то, чтобы разделить магниты после того, как они притягиваются и работают на нас. Вместо этого магниты отделяются друг от друга. И фазы притяжения, и отталкивания могут работать на нас, например, приводить в действие электрический генератор. Есть два рабочих хода по сравнению с одним рабочим ходом в двигателе внутреннего сгорания. Это удивительное открытие нельзя отвергать или опровергать, потому что его легко воспроизвести кем угодно. На сайте Kedron представлено видео, демонстрирующее это явление с помощью небольшого устройства. Предоставляются инструкции по воспроизведению этого небольшого устройства. Редко, если вообще

Нетрудно представить, как рабочий ход двигателя внутреннего сгорания можно использовать для создания непрерывного движения. Точно так же легко представить, как притягивающие и отталкивающие силовые ходы постоянных магнитов можно использовать для создания непрерывного движения, аналогичного конструкции обычного электродвигателя или двигателя внутреннего сгорания. На веб-сайте Kedron доступно видео, в  котором показано, как несколько пар магнитов, соединенных вместе, могут производить непрерывное движение, используя магниты на обоих концах своего пути. Также предоставляется моделирование того, как несколько пар постоянных магнитов могут быть соединены для создания непрерывного движения. Это, пожалуй, самый простой вариант машины или «мотора», создающего непрерывное движение. Лучшие дизайны будут использоваться в коммерческой единице.

Kedron ищет партнерства с компаниями, которые могут разрабатывать и производить коммерческие двигатели с постоянными магнитами. Это открытие было опубликовано в поисках поддержки для дальнейшей разработки и внедрения. Подробная информация о конструкции двигателя станет доступна после получения патентной защиты и коммерческого производства компаниями-производителями.

По материалам статей: Sam Davis, Kenneth Kozeka  www.powerelectronics.com