Юрий Таланин
Перпетуум мобиле
МАГНИТНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ-ГЕНЕРАТОР В ЭЛЕКТРОМОБИЛЕ
Магнитный электродвигатель-генератор можно использовать в качестве тягового электродвигателя – генератора в электромобилях с минимальным потреблением электроэнергии (перпетуум мобиле)
Устройство шестифазного магнитного электродвигателя-генератора поясняется с помощью чертежей, где на рис. 1 представлен разрез магнитного электродвигателя - генератора, вид спереди, на рис. 2 – разрез по плоскости А – А (разрез статора и ротора).
Задача, решаемая при разработке данного предложения, заключается в увеличении мощности магнитного электродвигателя-генератора и повышении его КПД, а также в обеспечении работы магнитного электродвигателя-генератора при минимальных затратах. Магнитное поле – это особый вид материи, плотность которого может достигать 280 кДж/м³. Именно это значение и является потенциальной энергией, которую можно использовать в магнитном электродвигателе - генераторе.
Ротор представляет собой цилиндр, на поверхности которого размещены секции из шести постоянных магнитов, равномерно размещенных по его длине, выполненных в виде клиньев, расширяющихся к статору, и расположенных относительно оси ротора под углом 65-75° залитых нейтральным по отношению к магнитным полям материалом. Вал ротора установлен в подшипниках и имеет с одной стороны шестерню, для подключения к редуктору привода колес электромобиля, с другой стороны крыльчатку для охлаждения магнитного электродвигателя – генератора.
Статор – это шестиполюсный шестифазный электродвигатель-генератор с постоянными магнитами расположенными на поверхности статора секциями по шесть магнитов, и равномерно распределенными по его длине, выполненными в виде клиньев, сужающихся к ротору, и расположенных относительно оси статора под углом 65-75° залитых нейтральным по отношению к магнитным полям материалом, и обращенными S-одноименными полюсами к постоянным магнитам ротора. По всей длине статора, между постоянными магнитами выполнены пазы, расположенные относительно оси статора под углом 65-75°, в которых установлены шесть статорных обмоток.
Принцип действия магнитного электродвигателя - генератора основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля статора и магнитных полей ротора и статора.
Постоянные магниты ротора и статора обращены друг к другу S-одноименными полюсами, которые отталкиваются и заставляют ротор магнитного электродвигателя вращаться вокруг своей оси, обеспечивая высокую удельную мощность двигателя за счет сильной отталкивающей силы нескольких пар магнитов, а также повышенный КПД, за счет энергии высококоэрциативных постоянных магнитов, создающих сильные магнитные поля.
Вектор силы при этом приложен к торцам магнитов и направлен по касательной к ротору, что увеличивает крутящий момент магнитного электродвигателя.
При вращении ротора поток энергией постоянных магнитов, установленных в роторе, пересекает проводники статорных обмоток и индуцирует в обмотках переменную электродвижущую силу (ЭДС) Е, при подключении статорных обмоток к нагрузке, проходящий по этим обмоткам ток cоздаёт изменяющееся магнитное поле, результирующий магнитный поток Ф создается совместными действиями магнитодвижущих сил: энергией вращающихся постоянных магнитов, установленных в роторе, изменяющимися магнитными полями статорных обмоток, и энергией постоянных магнитов, установленных в статоре.
Магниты, используемые в магнитном электродвигателе-генераторе, – это магниты с высоким значением магнитной индукции, такие как магниты на основе редкоземельных элементов, в частности, неодимовые магниты. Эти магниты имеют сильные магнитные поля и позволяют достигать высокой однородности поля. Недостатком этих магнитов является то, что они могут быть хрупкими и не выдерживать больших нагрузок. В этом случае наружные поверхности магнитов покрывают тонкой металлической оболочкой, например, медной.
Заливка постоянных магнитов нейтральным материалом максимально сохраняет работу магнитных полей магнитов, а также обеспечивает высокую мощность электродвигателя-генератора. Одним из факторов, способствующих получению этих преимуществ, является то, что в магнитном электродвигателе – генераторе практически нет железа. Это значительно снижает потери на вихревые токи и гистерезисные потери.
Работа магнитного электродвигателя-генератора в режиме тягового электродвигателя-генератора электромобиля (перпетуум мобиле)
При установке магнитного электродвигателя-генератора на электромобиль он может работать в качестве тягового электродвигателя.
Если магнитный электродвигатель-генератор установить на электромобиль подключив аккумуляторную батарею через частотный преобразователь, и на три равноудаленные друг от друга статорные обмотки, подать напряжение, то по обмоткам статора пойдет синхронный переменный ток, создавая крутящий момент и заставляя ротор вращаться. Вращение ротора через шестерню, установленную на конце ротора, передается на редуктор, который вращает колеса электромобиля, приводя электромобиль в движение.
При установившемся режиме работы магнитного электродвигателя - генератора аккумуляторная батарея отключается, и вместо неё через преобразователь подключаются три другие статорные (генераторные) обмотки, по обмоткам статора пойдет синхронный переменный ток, создавая крутящий момент и заставляя ротор вращаться, в результате чего вращение ротора продолжается и электромобиль продолжает движение. В данном случае аккумулятор требуется только для запуска тягового электродвигателя.
Данное техническое решение позволит значительно уменьшить массогабаритные характеристики аккумуляторной батареи и массу электромобиля в целом, а также позволит значительно увеличить пробег между циклами заряда аккумуляторной батареи и в какой то степени решит проблему дефицита аккумуляторных батарей, а так же их утилизацию.
Магнитный электродвигатель-генератор – это экологически чистый прибор, требует минимального потребления энергии, не загрязняет атмосферу и может быть использован в автомобилестроении, авиации, машиностроении и во многих других отраслях народного хозяйства.
Литература
1 Таланин Ю.В. Магнитный электродвигатель – генератор. Патент RU 2 772 864, МПК Н02К 21/14. - Изобретения. - 2022, № 15.
2 Таланин Ю.В. Магнитный электродвигатель-генератор. Силовая электроника. - 2022, №4. - С.34 - 35.
3 Таланин Ю.В. Области применения магнитного электродвигателя-генератора. - Силовая электроника. - 2024, № 1. - С. 37 - 39.