Откуда энергия в магните
Перейти к содержимому

Откуда энергия в магните

  • автор:

Откуда энергия в магните

Текущее время: Сб мар 09, 2024 17:28:43

Часовой пояс: UTC + 3 часа

Запрошенной темы не существует.

Часовой пояс: UTC + 3 часа

Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group
Русская поддержка phpBB
Extended by Karma MOD © 2007—2012 m157y
Extended by Topic Tags MOD © 2012 m157y

Работоспособность сайта проверена в браузерах:
IE8.0, Opera 9.0, Netscape Navigator 7.0, Mozilla Firefox 5.0
Адаптирован для работы при разрешениях экрана от 1280х1024 и выше.
При меньших разрешениях возможно появление горизонтальной прокрутки.
По всем вопросам обращайтесь к Коту: kot@radiokot.ru
©2005-2024

Научный форум dxdy

А именно, товарищ не до конца понимает однозначное понятие «совершать работу». Поэтому более содержательные аргументы просто не доходят.

Re: Энергия магнита
13.03.2011, 17:11
kukira в сообщении #421503 писал(а):

Кстати , сам Эйнштейн на старости лет , когда он поумнел , отказался от своих же теорий в пользу существования эфира.

kukira в сообщении #421546 писал(а):
Обидели , бедненького.
Васятка в сообщении #422329 писал(а):

Извините, но если бы 10 томов ЛЛ были правы во всём, то постоянные магниты не использовались бы в генераторах и электродвигателях, что толку от таких деталей, которые не обладают энергией, которую можно использовать.

Ну, что Вам сказать? Уже много было сказано, однако Вы всё игнорируете.
Давайте так сделаем. Вы утверждаете, что магнитное поле содержит энергию, которую можно неограниченно извлекать и использовать, ни в малейшей степени не заботясь о её возвращении. Например, если над железякой разместить достаточно сильный магнит, то он её притянет, железяка подпрыгнет, и магнитное поле совершит работу. Вы считаете, что это можно повторять неограниченно? Попробуйте проверить. Только не забудьте, что отдирать прилипшую к магниту железяку нельзя: когда мы железяку отдираем, мы возвращаем магнитному полю его энергию, а Вы ведь настаиваете на неограниченной безвозвратной эксплуатации энергии магнитного поля. Поэтому ко второй железяке придётся подносить магнит вместе с первой прилипшей к нему железякой. К третьей — магнит с двумя железяками. И так далее. Я по собственному опыту знаю, что в конце концов магнит оказывается не в состоянии поднять очередную железяку. Поэтому бесконечной эксплуатации не получается.
Теперь об электрогенераторах и электродвигателях. Предположим, что постоянные магниты в самом деле являются неиссякаемым источником энергии. Тогда почему все электрогенераторы для своей работы требуют, чтобы их крутили внешней силой и не хотят крутиться самостоятельно? А все электродвигатели требуют подвода электроэнергии из внешнего источника и не хотят работать за счёт энергии магнитного поля?
Я понимаю, что словами Вас убедить нельзя. Для Вас, конечно, гораздо белее убедителен видеоролик, в котором к диску подносят постоянный магнит, и диск начинает бешено вертеться. Потому что вращение диска Вы видите «своими глазами», а понять современную физическую теорию, на создание которой ушли столетия экспериментов и попыток построить адекватную модель, Вы не в состоянии. А учёные — люди недоверчивые. Они знают, что иллюзионист в цирке может и не такое показать. А видеоролик — это совсем не то же самое, что устройство, которое можно собрать самостоятельно по его описанию и убедиться в его работоспостобности. С видеороликом экспериментов не проведёшь. Если Вы считаете, что видеоролик достаточно убедителен — попробуйте повторить показанное там сами. Если получится, и Вы будете готовы предоставить экспертам для детального анализа работающее без внешних источников энергии устройство — приходите. Именно для детального анализа, а не для того, чтобы издалека посмотреть, как крутится.
А пока уж извините. Вы до невозможности невежественны, при этом считаете себя умнее всех физиков, вместе взятых (впрочем, Вы с этим сочетанием качеств не уникальны), поэтому нам с Вами не по пути.

! Jnrty:
Васятка блокируется за злокачественное и агрессивное невежество.

Происхождение и производство магнитов

История магнитов уходит корнями в глубокую древность. Название происходит от Магнезии или Магнисии — области в Древней Греции, где была найдена природная магнитная руда — магнетит. Существует легенда о старике Магнусе, который, якобы, и обнаружил, что некий черный камень притягивает железный наконечник его трости.
В Древнем Китае эта руда была известна еще 2 000 лет назад. Ее использовали для навигации и для предсказаний. Конечно, физическое понимание и производство магнитов значительно эволюционировали с тех времен.

Состав

Современные магниты состоят из химических элементов металлов и неметаллов. Самые распространенные из них — железо, никель и кобальт — являются ферромагнитными и способны удерживать свои магнитные свойства в течение продолжительного времени. Комбинация этих элементов формирует основу для различных типов магнитов.

На атомном уровне магнетизм возникает в результате выравнивания магнитных моментов в атомах материала. В постоянных магнитах, например тех, которые состоят из железа или сплавов, магнитные моменты выравниваются и создают сильное и длительное магнитное поле.

Помимо постоянных существуют также временные, например электромагниты. В них магнитные силы возникают вследствие пропускания электрического тока через виток провода. При этом индуцируется магнитное поле. Даже Земля действует как гигантский магнит благодаря движению расплавленного железа в ее внешнем ядре.

Ферриты

Магниты из ферритов (керамические) изготавливаются из смеси оксида железа и карбоната бария или стронция. Они экономичны, обладают высокой магнитной проницаемостью и малой магнитной силой. Часто применяются в таких устройствах как трансформаторы и индукторы, и находят применение в динамиках, микроволновых печах и уплотнениях дверей холодильников.

Сплавы Альнико

Альнико — это сплав, полученный из алюминия, никеля и кобальта, который в течение многих десятилетий был основным в производстве магнитов. Благодаря своему составу сплав имеет высокую магнитную силу и устойчивость к высоким температурам, что делает его подходящим для использования в инструментах, таких как электрогитары и датчики.

Неодимовые магниты

Неодим — это химический элемент семейства лантаноидов, относится к редкоземельным элементам. Неодимовые магниты (NdFeB) в свое время стали прорывом в технологии. Включая неодим, железо и бор, они являются самыми сильными постоянными магнитами, доступными на коммерческом рынке. Их сила и компактные размеры делают их незаменимыми в приложениях, таких как электрические двигатели и жесткие диски компьютеров. Широко используются в электронике, медицинских устройствах, а также в области возобновляемой энергии.

Самарий-Кобальт

Аналогично неодимовым, магниты из самария-кобальта являются редкоземельными. Комбинация самария и кобальта обеспечивает их высокой магнитной силой и устойчивостью к температуре, что позволяет применять их в аэрокосмической и военной отраслях, где стабильность в экстремальных условиях крайне важна.

Полимерные постоянные магниты

Они являются более современным дополнением к разнообразию магнитов. Создаются путем смешивания магнитных порошков с полимерной матрицей. Свойства этих магнитов предоставляют широкие возможности в изменении форм и размеров магнитов, благодаря чему активно применяются в дизайне.

Магнитный винил

Это также относительно новый материал. Этот вид гибких магнитов создается путем смешивания магнитных порошков с виниловой смолой, что позволяет создавать гибкие листы магнитного винила. Материал широко используется в различных областях от рекламных щитов, магнитных знаков и дисплеев, до магнитных досок и мелких бытовых предметов.

Производство

Производственный процесс включает в себя несколько ключевых этапов, каждый из которых критически важен для достижения нужных магнитных свойств.

Первый этап: Выбор материалов и компонентов

Перед началом производственного процесса тщательно выбираются подходящие материалы и компоненты в зависимости от желаемой магнитной силы, устойчивости к температуре и предназначения магнита.

Второй этап: Выплавка

Для сплавов, таких как альнико и магнитов редкоземельных металлов, производственный процесс часто начинается с плавления выбранных металлов в управляемой среде. Для обеспечения точной композиции, необходимой для желаемых магнитных свойств процесс выплавки строго контролируется. Затем расплавленная смесь охлаждается, образуя твердой слиток.

Третий этап: Измельчение

На следующем этапе производства твердой слиток измельчается до мелкого порошка. Размер и согласованность частиц играют ключевую роль в определении магнитных свойств конечного продукта.

Четвертый этап: Прессование

Далее порошок прессуется в желаемую форму с использованием гидравлических или механических прессов. Этот процесс выстраивает магнитные области материала, увеличивая его общую магнитную силу.

Пятый этап: Спекание

Спекание включает в себя подвергание прессованного порошка высоким температурам в контролируемой атмосфере. Этот процесс позволяет частицам объединяться, образуя прочный и стабильный магнит.

Завершение производства

После спекания магниты проходят окончательную обработку, которая может включать в себя нанесение покрытий, формирование и магнитизацию. Покрытия защищают от коррозии, а формирование гарантирует, что конечный продукт соответствует требованиям. Магнетизация представляет собой воздействие на магнит сильным внешним магнитным полем, выстраивая магнитные области и максимизируя его силу. Затем производится контроль качества, чтобы обеспечить надежность готового продукта.

Заключение

Трансформация магнита от его происхождения до завершения производства — впечатляющее сочетание древних принципов и передовых технологий. Разнообразие типов магнитов и сложности производственного процесса доказывают важность магнитов во всех сферах современных технологий.

Лекция 22. Использование энергии постоянных магнитов.

Постоянный магнит — изделие, изготовленное из ферромагнитного материалла, способного сохранять остаточную намагниченность после выключения внешнего магнитного поля.

Свойства магнита определяются характеристиками

размагничивающего участка петли магнитного гистерезиса материала магнита: чем выше остаточная индукция B и коэрцитивная сила F, тем выше намагниченность и стабильность магнита.

Характерные поля, созлаваемые постоянными магнитами — до 1 Тл. Как показали долговременные исследования, коэрцитивная сила постоянных магнитов со временем изменяется крайне незначительно (в пределах от нуля для магнитов из редкоземельных материалов до 3% для магнитов “Алнико” за 104 часов испытаний). Это означает, что если постоянный магнит хранится вдалеке от линий электропередачи, других магнитов, высоких температур и других факторов, которые неблагоприятно на него влияют, он навсегда сохранит свои магнитные свойства.

Способность постоянных магнитов совершать полезную внешнюю работу (например, поднимать металлические предметы) была известна давно. Однако лишь недавно постоянные магниты стали использоваться применяются в качестве преобразователей энергии. В качестве примера на рисунке 1.22. показан простейший маятниковый магнито — гравитационный двигатель с двумя магнитами. На этом рисунке 1- подвижные магниты; 2- возвратно-поступательная пружина; 3полая немагнитная трубка; 4 — упоры; неподвижные постоянные магниты. Под действием сил отталкивания одноименных магнитных полюсов подвижный магнит 1 начинает

совершать циклические колебания в вертикальной плоскости. На левой части рисунка показано положение элементов этой простейшей магнитомеханической системы в верхней точке подъема маятника за счет энергии магнитных полей силами отталкивания двух магнитов 1 и 5.

Вначале левая часть устройства приподымается, вместе с полой трубой 3 вверх, и, отталкивается от магнита 5. При этом он одновременно взводит пружину внутри трубы (крайнее положение левого магнита 1 и сжатой пружины 2. Далее, под действием силы тяжести труба вновь устремляется вниз и при распрямлении пружины вновь возрастает сила отталкивания магнитов, и процесс циклически повторяется. Таким образом, данное магнито — гравитационное устройство совершает комбинированное колебательное и возвратно поступательное перемещение магнита 1 относительно магнита 6, т.е. совершает прямое преобразование магнитной энергии в механическую энергию. Еще одна конструкция магнито — гравитационного двигателя вращения показана на рисунке 2.22. Это устройство содержит не магнитный цилиндра -1, закрепленный на горизонтальной оси вертикальной опоры — 5. Снаружи этой оси и внутри обода размещен цилиндрический магнит — 2 с радиальной намагниченностью и осью магнитного экватора, совпадающего с вертикальной осью опоры -5. Внутри обода — ротора размещен дуговой постоянный магнит -3, который имеет с внутренний радиус, примерно равный внешнему радиусу магнита 2. На подвижных радиальных осях — 4, закреплены металлические шары- 5. Для повышения энергетической эффективности такого мотора вводится еще и пружинный накопитель

механической энергии — размещаемый на оси 4 между ободом 1 и магнитом 3. Пружиный накопитель на рисунке 2.22 не показан. Количество таких пружинно-магнитных штоков может быть и больше. В этом случае они размещаются на ободе 1 симметрично. Такая конструкция только повысит мощность мотора при неизменных габаритах. Для запуска этого мотора необходимо сделать несколько начальных оборотов обода 1 пусковым устройством. Далее мотор работает уже автономно. Вращение ротора обусловлено тем, что момент вращения дискового ротора, обусловленнный суммой сил гравитации и магнитного отталкивания магнитов на разгонном левом участке траектории ротора, больше чем тормозящий момент при подъеме груза 5.

Разность моментов возникает из — за различных радиусов вращения грузов 5- на левом полуобороте обода 1 шток 4 выдвигается, а на правом полуобороте обода 1 шток вдвигается. Регулирование мощности и скорости ротора достигается поворотом центрального цилиндрического магнита вокруг

оси или изменением рабочих зазоров между магнитами. Чем больше магнитная индукция постоянных магнитов и выше их масса — тем выше механическая мощность такого мотора. Естественно, суммарная механическая мощность и вырабатываемая суммарная энергия генератора не превышают мощности и энергии взаимодействия магнитов и гравитационных сил. Однако приведенные устройства служат лишь для демонстрации возможности использования постоянных магнитов. Для преобразования потенциальной энергии постоянного магнита в электрическую энергию разработано и предложено много вариантов двигателей, использующих в качестве рабочих тел постоянные магниты. Генерация электрической энергии, в таких устройствах, основана на использовании энергии магнитного поля ферромагнетиков в процессах намагничивания-размагничивания магнитной цепи. В качестве ферромагнетика могут быть использованы ферриты, электротехническая сталь, сплавы, аморфное железо, порошки из доменов постоянного магнита и пр.

Многочисленные исследования показали, что силовое взаимодействие ферромагнитного сердечника и постоянного магнита может быть в значительной степени промодулировано управляющим сигналом небольшой мощности, вызывающим изменение магнитной

проницаемости. Это можно использовать для создания двигателей, использующие в качестве рабочих тел постоянные магниты. В качестве примера рассмотрим устройство, показанное на рисунке 4.23. Здесь 1 — постоянный магнит, размещенный в корпусе из немагнитного материала; 2- обмотка; 3 — ферромагнитный сердечник; 4 — кривошипно-шатунный механизм; 5 — вал электрогенератора; 6-

Как видно из рисунка, постоянный магнит, цилиндрической формы, закреплен на кривошипно-шатунном механизме. Сближение магнита и ферромагнитного сердечника происходит за счет магнитного взаимодействия, без затрат мощности от первичного источника. После прохождения магнитом «верхней мертвой точки»,

материал

перемагничивается импульсом тока от схемы управления. Изменение направления

магнитного поля сердечника обеспечивает ускаренное движение магнита вниз. Генератор, соединенный с валом кривошипно-шатунного механизма, обеспечивает получение

электрической мощности. Габариты не более 900х400х200 мм. Одним из первых

устройств, использующих энергию постоянных магнитов, был «генератор Г рамма”. В нем в полюсах неподвижного постоянного магнита размещался вращающийся кольцевой ротор с тороидальной обмоткой, которая касалась двух диаметрально расположенных контактных щеток. «Ассиметрия” процессов намагничивания и размагничивания кольцевого ротора достигалась смещением момента подачи напряжения на тороидальную обмотку. Значительно позднее (в 1996 году) российский инженер А. Фролов усовершенствовал генератор Грамма. Упрощенное устройство этого генератора показано на рисунке 4.22. В его конструкции неподвижным было кольцо — 1 с обмотками L2 и L3, а в качестве источника переменного магнитного поля использовалась еще одна обмотка Lb расположенная в центре. При этом два магнитных потока от двух катушек нагрузки взаимно компенсируются, и, таким образом, в первичной цепи реакция отсутствует. В 2003 г. С. Хартман сконструировал тороидальный генератор , ток на выходе которого составлял — 40 А при напряжении 6,5 В. В литературе достаточно широко описаны генераторы тока, основанные на использовании эффекта “самоподдерживающегося вращения”. В 50-х годах прошлого столетия Дж.

Серл обнаружил необычное взаимодействие постоянного магнита с магнитными роликами, расположенными на его поверхности, выражающееся в самопроизвольном качении роликов после придания одному из них небольшого импульса. Этот эффект с позиций энергодинамики может быть объяснен явлением “запаздывания потенциалов”, которое в средах с перемагничиванием и переполяризацией возникает уже при относительно небольших скоростях взаимного движения магнитов. Он обусловлен различием сил притяжения и отталкивания магнитов при их относительном движении. На этом эффекте сконстуирован генератор, который может рассматриваться как электродвигатель, состоящий только из постоянных магнитов цилиндрической формы и неподвижного кольца. На рисунке 4.22. показан генератор простейшей формы, состоящий из неподвижного кольцевого магнита -1 , называемого основанием, и некоторого количества цилиндрических магнитов, или роликов -2. В процессе работы каждый ролик вращается вокруг своей оси и одновременно вращается вокруг основания таким образом, что любая

фиксированная точка на боковой поверхности ролика описывает циклоиду с целым числом лепестков. Для съема энергии, по окружности основания размещены электромагнитные

преобразователи в виде С-образных магнитов с обмоткой, при пересечении которых магнитными роликами возникает электродвижущая сила. Измерения показали, что возникает

электрический потенциал в радиальном направлении. Основание заряжается

положительно, а ролики — отрицательно. В

принципе, генератор не нуждается в какой-либо арматуре для поддержания механической целостности, так как ролики притягиваются к кольцу. Тем не менее, при использовании генератора для механической работы должны использоваться валы для передачи момента. Более того, если генератор смонтирован в корпусе, ролики должны быть несколько короче высоты основания для предотвращения задевания о корпус или другие части.

При работе создаются зазоры в результате электромагнитного взаимодействия между кольцом и роликами, предотвращающие механический и гальванический контакт между основанием и роликами и уменьшающие трение до ничтожной величины. Эксперименты показали, что выходная мощность увеличивается с ростом количества роликов и для достижения плавного и надежного вращения отношение диаметра основания к диаметру ролика должно быть целым положительным числом, большим, чем 12. Более сложная конфигурация может быть образована путем добавления дополнительных секций, состоящих из основного кольца и соответствующих роликов.

В России эффект Серла исследовался в Институте высоких температур РАН. Сотрудники этого института В. Рощин и С. Годин в 1992 г. построили подобный серловскому генератор, который они назвали “магнитодинамическим конвертором”. Он представлял собой статор с секторными постоянными магнитами и кольцевой ротор с вращающимися магнитными роликами. Диаметр ротора составлял 1 м., а его масса — 500 кг. Сегменты ротора выполнены на основе редкоземельных магнитов с остаточной индукцией 0,85 Тл. Они намагничивались путём разряда батареи конденсаторов через индуктор. “Зацепление” роликов с кольцевым магнитом ротора осуществлялось по принципу шестерен размещением в статоре и роликах поперечных магнитных вставок из NdFeB с остаточной индукцией 1,2 Тл. Между поверхностью статора и роликами был оставлен воздушный зазор 1 мм. По окружности ротора были также размещены электромагнитные преобразователи в виде С-образных магнитов с обмоткой, которые замыкались роликами, при пересечении которыми магнитопроводов возникала электродвижущая сила (ЭДС).

Одновременно на валу ротора был установлен обычный электрогенератор, а также электродвигатель для первичной раскрутки ротора. Установка запускалась в действие путём раскрутки ротора с помощью электродвигателя. Максимальная отводимая мощность в установке составила 7 кВт.

Недавно швейцарская фирма SEG объявила о выпуске на рынок генератора, работающий на эффекте Серла. Это компактный, 15-ти киловаттный генератор, с размерами примерно

46^61×12 см, который можно настроить для выработки постоянного или переменного тока различного напряжения в диапазоне от 12 до 240 В. Каждый такой генератор способен выработать 60 МВт/ч энергии, прежде чем встанет необходимость в его перемагничивании. Предлагаемая модель генератора “D15AP” состоит из трех четырехслойных концентрических колец, каждое из которых изготовлено из композита. Эти кольца расположены по отношению друг к другу концентрически и прикреплены к основанию. Вокруг каждого кольца свободно вращаются ролики в количестве 10 штук вокруг первого кольца, 25 — вокруг второго и 35 — вокруг третьего. За роликами, расположенными по диаметру внешнего кольца, находятся катушки, соединенные различными способами, что дает возможность вырабатывать либо постоянный, либо переменный ток различного напряжения. Выходные катушки должны быть рассчитаны таким образом, чтобы напряжение тока на выходе составляло 240 В, при 15 кВт мощности. Г енератор представляет собой своего рода набор свободных от трения подшипников и одновременно систему из трех вращающихся трансформаторов в одном корпусе, на выходе которого получается ток очень высокого напряжения. Внешний вид генератора показан на рисунке

Интересная конструкция магнитного двигателя, предложенная Адексеенко В.Г., была запатентована в России. Устройство этого двигателя показано на рисунке 7.22. Здесь: 1- постоянный магнит-статор; 2,3- постоянные магниты-роторы; 4-вращающийся диск; 5- шток; 6-опора вращения. Как видно из рисунка, двигатель состоит из диска (маховика), закрепленного на оси вращения. На нем закреплены два подковообразных, постоянных магнитов ротора, которые вместе с диском (маховиком) могут свободно вращаться вокруг оси. Параллельно рабочему диску (маховику) двигателя на штоке закреплен неподвижно цилиндрический постоянный магнит стопора, который вместе со штоком может перемещаться в зону действия магнитных полей постоянных магнитов ротора, расположенных на рабочем диске. Все магниты обращены друг к другу одноименными полюсами. При введении магнита 1 при помощи штока в зону действия магнитов (2и 3) их магнитные поля полюсов N вступают во взаимодействие. Они складываются, и их результирующий отталкивающий момент усиливается. При этом возникают в горизонтальной плоскости силы отталкивания у магнита 1 (статора), направленные радиально к поверхностям конических торцов полюсов N магнитов 2 и 3 (ротора). А так как диск с магнитами 2 и 3 имеет степень свободы и может свободно вращаться вокруг оси, то под влиянием отталкивающей силы магнита N 1 (статора), действующей на поверхности конических торцов полюсов N магнитов (ротора) диск поворачиваеться по кругу. Вследствие этого и происходит непрерывное вращение диска, т.е. (ротора) вокруг оси. Двигатель работает от энергии сильных магнитных полей постоянных магнитов за счет разницы потенциалов магнитной энергии на полюсах

магнитов ротора и их нейтральных зонах. На рисунке 7.22. изображен второй вариант магнитного двигателя Адексеенко В.Г. На этом рисунке

показан манит 1 (статор), имеющий форму круга закрепленного на опоре 4. Параллельно магниту 1 расположен подковообразный магнит 2 (ротор), который закреплен на диске со штоком. Полюса N и S магнита 2 имеют конусообразную форму под углом 40-45 градусов. Диск с магнитом 2 при помощи штока может подыматься и опускаться к поверхности торца полюса N магнита 1. Магниты 1 и 2 направлены друг к другу одноименными полюсами. При опускании магнита 2 при помощи штока 3 к поверхности торца полюса N магнита 1 на близкое расстояние их магнитные поля полюсов N вступают во взаимодействия. Они складываются, их результирующий отталкивающий момент усиливается. При этом возникают силы

отталкивания у торца полюса N магнита 1 (статора)

в вертикальном направлении, вдоль Вследствие этого и происходит непрерывное вращение диска двигателя, т.е. (ротора) вокруг оси по направлению часовой стрелки.

Также следует отметить двигатель, предложенный Состиным О. П., в основе работы которого лежит взаимодействие постоянных магнитов. В этой конструкции, статор выполнен в виде пластины из диамагнитного материала.

Постоянные магниты закреплены на ней с двух сторон. В зоне полюсов магнитов статора установлены контакты, подключенные к источнику тока, магнитные элементы ротора выполнены в виде пары тяговых валиков, снабженных индукционными катушками и сдвоенными контактами. Контакты ротора подключены к катушкам валиков и расположены на концах оси с возможностью периодического взаимодействия с контактами статора. Усторйство двигателя показано на рисунке 8.22. На этом рисунке: 1- вал; 2- поперечная ось; 3 -тяговые валики; 4- индуктивные катушки; 5-сдвоенные контакты; 6 — аккумулятор; 7- пусковая кнопка; 8 — коллекторные контакты; 9- магниты; 10 -кольцевой статор. Как видно из приведенного рисунка, двигатель содержит кольцевой статор, выполненный в виде пластины из диамагнитного материала с закрепленными на ней с двух сторон постоянными магнитами. Через отверстие статора проходит ротор, состоящий из вала для отбора мощности. Также имеется, по крайней мере одна поперечная ось, на концах которой, с возможностью качения по магнитам статора, установлено по два тяговых

валика. На рисунке 8.22. показан ротор с двумя поперечными осями, расположенными перпендикулярно друг другу по разные стороны статора, и двумя парами валиков. В зоне полюсов магнитов статора установлены коллекторы-контакты, подключенные к источнику тока. Тяговые валики имеют индукционные катушки, подключенные к сдвоенным контактам. Принцип работы этого двигателя показан на рисунке 9.22.

Для запуска двигателя через пусковую кнопку подается электроэнергия на катушки тяговых валиков. При этом валики намагничиваются таким образом, что на их концах образуются полюса, одноименные полюсам магнитов статора.

Одноименные полюса отталкиваются, в то же время другая пара валиков, находясь под воздействием противоположного полюса магнита потока, притягивается к полюсам магнитов статора. В результате валики катятся по магнитам, а вал начинает вращаться. При вращении вала, связанные с ним контакты периодически взаимодействуют со стационарными контактами. При этом, кратковременного взаимодействия контактов оказывается достаточно для изменения знаков магнитных полюсов, так как в то время, когда контакты разомкнуты, ротор продолжает вращаться по инерции и без остановки. Крутящий момент вала посредством промежуточных узлов используется для привода различных машин и механизмов: электрогенераторов, транспортных средств, станков и т.д. Недостатками этого двигателя, по мнению некоторыцх экспертов, являются: сложная конструкция и большие габариты.

Вполне ясно, что известные и предлагаемые конструкции магнитных двигателей — генераторов и их энергетика, не смотря на наличие патентов, пока еще несовершенны. Более того в литературе практически отсутствуют данные о КПД описанных конструкций.

Однако, следует отметить, что при оценке перспективности устройств на постоянных магнитах, недопустимо считать, что магнитная энергия является “дармовой” — ее себестоимость требует такого же учета затрат, как и для любых других энергоустановок на возобновляемых источниках энергии. Эффективность описанных выше двигателей зависит от типа используемых магнитов. Новейшим добавлением к ранее известным ферритовым (керамическим) и алюминий-никель- кобальтовым (типа “Алнико”) магнитным материалам являются спеченные из редкоземельных элементов — самарий-кобальтовые (SmCo)

и неодимовые (NdFeB) магниты. В них достигается уровень магнитной энергии до 45-50 (в мега гаусс эрстедах).

Говоря об использовании постоянных магнитов и об энергии магнитного поля, следует отметить технологию магнитного охлаждения. Работы, посвященные магнитному охлаждению, ведутся во многих лабораториях и университетах Европы, США, Канады, Китая и России. Технология магнитного охлаждения основана на способности любого магнитного материала изменять свою температуру под воздействием магнитного поля, как это происходит при сжатии или расширении газа или пара в традиционных холодильниках. Такое изменение температуры (или энтропии) магнитного материала при изменении напряженности магнитного поля, в котором он находится, называется магнитокалорическим эффектом. Изменение температуры магнитного материала происходит в результате перераспределения внутренней энергии магнитного вещества между системой магнитных моментов его атомов и кристаллической решеткой. Максимальной величины магнитокалорический эффект наблюдается в магнитоупорядоченных материалах, таких как ферромагнетики, антиферромагнетики и т.п., при температурах магнитных фазовых переходов — температурах магнитного упорядочения. Главное преимущество устройств для магнитного охлаждения связано с высокой плотностью материала — твердого тела — по сравнению с плотностью пара или газа. Изменение энтропии на единицу объёма в твёрдых магнитных материалах в 7 раз выше, чем в газе. Это позволяет делать значительно более компактные холодильники, используя в качестве рабочего тела магнитный материал. Само магнитное рабочее тело служит аналогом хладагентов, используемых в традиционных парогазовых холодильных установках, а процесс размагничивания — намагничивания — аналогом циклов сжатия — расширения. Рабочий прототип предлагаемого бытового магнитного холодильника действует в области комнатных температур и использует в качестве источника поля постоянный магнит. В этом прототипе магнитного холодильника используется вращающаяся колёсная конструкция. Она состоит из колеса, содержащего сегменты с порошком

гадолиния, а также мощного постоянного магнита. На рисунке 3.36 паказана сильно упрощенная конструкция магнитного холодильника. На этом рисунке: 1-

постоянный магнит; 2 -магнитопровод; 3 — горячий теплообменник; 4-холодный теплообменник; 5 — колесо с магнитным порошком; 6 — ось вращения. Конструкция спроектирована таким образом, что колесо прокручивается через рабочий зазор магнита, в котором создана наибольшая концентрация магнитного поля. При вхождении сегмента

с гадолинием в магнитное поле в гадолинии возникает магнетокалорический эффект — он нагревается. Это тепло отводится теплообменником, охлаждаемым водой. Когда гадолиний выходит из зоны магнитного поля, возникает магнетокалорический эффект противоположного знака и материал дополнительно охлаждается, охлаждая теплообменник с циркулирующим в нем вторым потоком воды. Этот поток собственно и используется для охлаждения холодильной камеры магнитного холодильника. Такое устройство является компактным и работает фактически бесшумно и без вибраций, что выгодно отличает его от использующихся сегодня холодильников с парогазовым циклом.

Какие сущесвуют конструкции использующие энергию постоянных магнитов?

На каких физических эффектах основана работа двигателей на постоянных магнитах?

В чем заключаются достоинства и недостатки двигателей использующих энергию постоянных магнитов?

На каком физическом эффекте основана технология магнитного охлаждения?

В каких странах мира ведутся работы по использованию технологии магнитного охлаждения?

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *