Магнитный двигатель Чарльза Флинна,

Магнитный двигатель Чарльза Флинна, 

В патенте США 5545474 от 3 октября 1995 года и полностью показанном в материале, приводится подробная информация об этом интересном проекте. В нем говорится: «Данное изобретение относится к способу получения полезной энергии с магнитами в качестве движущей силы и представляет собой важное улучшение по сравнению с известными конструкциями, и это то, что проще построить, так же может быть сделано для самостоятельного запуска, конструкцию легче регулировать, и с меньшей вероятностью устройство выйдет из-под контроля. Настоящая конструкция также относительно проста в управлении, относительно стабильна и дает удивительное количество выходной энергии, учитывая источник энергии вождения, который используется. 

В патенте описывается конструкция более одного двигателя. Первый из них выглядит так, как показано со стороны: 

Покомпонентный вид, ясно показывает разные части: 

Эта конструкция относительно проста, и все же операция является мощной. Мощность обеспечивается тремя магнитами, показанными в синем и желтом оттенках. Нижний магнит выполнен в виде диска с полюсами, расположенными на больших, круглых, плоских гранях. Это магнит статора, который не перемещается. Над ним расположен диск, изготовленный из немагнитного материала (затененный серым) и имеющий в нем два магнита. Этот диск является ротором и прикреплен к центральному вертикальному валу. 

Обычно ротор не вращается, но между двумя дисками имеется кольцо из семи катушек, которые используются для изменения магнитных полей и создания мощного вращения. Включение этих катушек очень простое, и оно устроено путем сияния луча инфракрасного света от одного из светоизлучающих диодов через щель в диске оптической синхронизации, прикрепленном к вращающемуся валу. Светодиоды и фототранзисторы выровнены с центрами семи катушек. Положение и ширина слота управляют включением фототранзистора и продолжительностью включения питания. Это очень аккуратное и компактное устройство. На самом деле интересной частью конструкции является то, как катушки изменяют магнитные поля для получения выходной мощности устройства. Ориентация полюсов магнита может быть заменена, 

Здесь показана ситуация, когда один из роторных магнитов повернулся туда, где он находится выше одной из катушек, которые еще не включены. Южный полюс магнита ротора притягивается к Северному полюсу, который представляет собой всю верхнюю грань магнита статора, как показано тремя стрелками. Если напряжение подается на катушку, то это магнитное соединение разрушается и изменяется. Если какой-либо крутящий момент развивается в результате включения катушки, то он будет развиваться по обе стороны от возбуждаемой катушки. Если катушка не включается, то между магнитами будет полное притяжение, и никакая вращательная сила не будет произведена. Вы заметите, что есть два вращающихся магнита (четное число) и семь катушек (нечетное число), поэтому, когда один из магнитов ротора находится выше катушки, тогда другой нет. 

На этой диаграмме показана часть с обеих сторон диска ротора, чтобы объяснить работу катушек. Слева магнит 56 перекрывает катушку 32 и катушку 34 . Катушка 32 включается, и это разрывает магнитную связь на левой стороне магнита 56 . Но катушка 34 не включается, поэтому притяжение между магнитом 56 и магнитом диска под катушками остается. Несмотря на то, что это притяжение находится под углом вниз, оно создает нажим на ротор, приводя его вправо, как показано красной стрелкой. 

Пока это происходит, ситуация вокруг другой стороны диска ротора показана справа. Здесь магнит 54 находится выше катушки 36 и что катушка не включается, поэтому нет результирующего привода в любом направлении. Прилегающая катушка 38 также не включается и, следовательно, не влияет на вращение. Этот метод работы очень близкой к конструкции двигателя Роберта Адамса, описанной в следующей главе. Важно понимать, что этот метод работы не похож на "пульсаторы" Джона Бедини, где вращение диска вызвано электрическим импульсом, подаваемым на катушку. Вместо этого здесь катушка действует как магнитный экран, обеспечивая минимальную возможную мощность для выполнения своей работы. Катушка, по сути, представляет собой экран, который не имеет движущихся частей, и поэтому является очень умным механизмом для преодоления тенденции к магниту ротора, запирающемуся на магнитах статора и предотвращающему вращение. 

В любой момент шесть из семи катушек неактивны, поэтому на самом деле только одна катушка питается. Это не является основным утечкой тока. Важно понимать, что мощность этого двигателя обеспечивается постоянными магнитами, тянущимися друг к другу. Каждый из двух магнитов применяет горизонтальное натяжение ротора на каждую седьмую оборотов, то есть каждые 51,1 градуса вращения. Поскольку катушки имеют неравномерное число, ротор получает магнитное притяжение каждые 25,5 градусов при вращении, сначала от одного магнита ротора, а затем от другого магнита ротора. 

Из этого следует, что мощность двигателя может быть увеличена за счет добавления большего количества магнитов. Первым шагом в этом поиске дополнительной мощности является добавление второго дискового магнита и катушек с другой стороны ротора, так что на магните будет второе натяжение. Это имеет дополнительное преимущество, заключающееся в том, что он уравновешивает нисходящую тягу первого дискового магнита с выдвижным вверх, обеспечивая улучшенную и сбалансированную горизонтальную тягу, как показано здесь: 

Переключение катушки с дополнительным слоем катушек показано здесь: 

Это приводит к большей горизонтальной тяге. Несмотря на то, что этот проект подходит для оптимальной работы, я предлагаю использовать более простую форму конструкции с кольцом стандартных круговых неодимовых магнитов вместо одного большого дискового магнита и обычных круговых катушек, расположенных поверх круговых магнитов: 

Чтобы снова увеличить мощность выходного вала, можно добавить дополнительные наборы магнитов и катушек, как показано здесь: 

Следует помнить, что секция синхронизации, показанная выше, может быть заменена схемой таймера NE555, которая генерирует постоянный поток импульсов включения / выключения. Когда эти импульсы подаются на катушки, двигатель вращается, подчиняясь импульсу. Это дает немедленное управление скоростью двигателя, а также исключает необходимость точного позиционирования щелевого диска, который позволяет светодиодам светить непосредственно на фототранзисторы в соответствующий момент времени. Если этот подход будет принят, то секция синхронизации, показанная выше, будет опущена. 

Схема, которую Чарльз указывает на включение катушек для блокировки магнитных полей постоянных магнитов, использует N-канальные полевые МОП-транзисторы и очень проста. Вот его схема для управления одной из катушек: 

Используются только пять компонентов. Ток через катушку управляется транзистором. В этом случае это полевой транзистор, который обычно называют «полевым транзистором». Используется наиболее распространенный тип FET, а именно «N-канальный» FET, который является грубым эквивалентом NPN-транзистору, как описано в главе 12. FET этого типа отключается, когда напряжение на его «воротнике» (отмечено «g» на диаграмме) составляет 2,5 вольта или ниже. Он включается, когда напряжение на его входе составляет 4,5 вольта или более. 

В этой схеме мы хотим, чтобы FET включался, когда диск привода двигателя находится в правильном положении и выключен в любое другое время. Это устроено путем сияния света от светоизлучающего диода или «светодиода» через отверстие в диске синхронизации, которое вращается вместе с валом двигателя. Когда отверстие напротив светодиода для катушки, которое должно быть включено, свет светит через отверстие и на светочувствительное устройство, Чарльз решил использовать светочувствительный транзистор, но резистор, зависящий от света, такой как вместо этого можно использовать ORP12. Когда свет светится на устройстве «Opto1» на принципиальной схеме, это сопротивление резко падает, поднимая напряжение на воротах FET и включая его. Когда отверстие диска синхронизации проходит мимо светодиода, свет отключается и напряжение затвора FET падает, выключить FET. Эта компоновка приводит к включению и выключению катушки двигателя в нужное время, чтобы обеспечить мощный поворот вала двигателя. В цепи резистор «R1» должен быть уверен, что ток, протекающий через светодиод, не является чрезмерным. Резистор «R2» имеет низкое значение по сравнению с сопротивлением «Opto1», когда на него не падает свет, и это удерживает напряжение затвора FET до низкого значения, убедившись, что полевой транзистор полностью выключен. 

Как вы можете видеть, это в основном очень простая схема. Однако, поскольку одна из этих схем используется для каждой катушки (или каждой пары катушек, если имеется четное количество катушек в этом срезе двигателя), схема в патенте выглядит довольно сложной. На самом деле это очень просто. Резистор «R1» используется для ограничения тока через все используемые светодиоды, а не только один светодиод. Разумеется, вы могли бы использовать один резистор для каждого светодиода, если хотите. Схема для включения двух катушек (и не показана диск синхронизации) выглядит следующим образом: 

Секция внутри зеленой пунктирной линии является идентичной схемой для второй катушки. Это дополнение к цепи производится для каждой катушки, после чего двигатель готов к работе. Если, как это было бы нормально, используются несколько слоев магнитов, то катушки, расположенные друг над другом, могут быть соединены в цепочку следующим образом: 

Подключение нескольких катушек «последовательно» (в цепочке), подобных этому, уменьшает количество необходимых электронных компонентов и гарантирует, что импульсы к каждой из этих катушек находятся в точно такой же момент времени. В качестве альтернативы, можно прокладывать эти катушки друг напротив друга «параллельно», выбор обычно продиктован сопротивлением катушек. Вышеприведенный патентный рисунок, по-видимому, указывает на то, что между светодиодами и оптическими устройствами имеется большой разрыв. Вероятно, это не так, поскольку большинство людей предпочитают держать промежуток между светодиодом и светозависимым устройством настолько малым, насколько возможно, монтируя их так, чтобы они были просто свободны от диска синхронизации с каждой стороны. 

В этом патенте Чарльз Флинн замечает, что этот магнитный двигатель может использоваться практически для любых целей, где требуется двигатель или двигатель, и где количество энергии, доступное или необходимое для создания движущей силы, может незначительно отличаться от нуля. Чарльз выпускает двигатели такого типа, которые способны вращаться с очень высокой скоростью - 20 000 об / мин и с существенным крутящим моментом. Могут также производиться небольшие скорости, и двигатель может быть запущен самостоятельно. Из-за малой мощности, необходимой для работы устройства, Чарльз смог управлять двигателем, используя только сухую батарею на девять вольт. 

Одним из применений, которое кажется наиболее подходящим для этой конструкции двигателя, является нагреватель Frenette, показанный в главе 14. Использование этого двигателя для привода дисков внутри барабана нагревателя приведет к нагреву, который, по-видимому, приводится в действие только 9-вольтовой батареей. Однако, хотя это и есть внешний вид, реальность такова, что мощность этого двигателя исходит от постоянных магнитов, а не от батареи. Ток батареи используется только для предотвращения обратного хода магнитов, и он не используется для управления двигателем. 

Хотя использование диска синхронизации является очень удовлетворительным вариантом, также возможно использовать электронные схемы вместо механического диска синхронизации, оптических устройств и светодиодов. Здесь требуется устройство, которое производит ряд импульсов напряжения, которые могут использоваться для управления напряжением затвора каждого FET от менее 2,5 вольт до более чем 4,5 вольта. Похоже, что хорошо известная микросхема таймера 555 была бы подходящей для этой задачи, и она наверняка сработает с девятивольтной батареи. Однако у нас есть несколько наборов катушек, которые нужно запускать. Например, если мы скажем, четыре набора катушек для питания путем включения четырех разных транзисторов FET один за другим, тогда мы могли бы использовать чип «Divide-by-Eight», такой как чип 4022. Этот чип может быть установлен для деления на любое число от двух до восьми. 

Выходное напряжение на контактах с отметками «1», «2», «3» и «4» идет один за другим, как показано на диаграмме выше. Таким образом, каждый из этих выходных контактов будет подключен к вентилям FET в этом порядке, и полевые транзисторы будут включены в том же порядке. 

С микросхемой 4022 соединения для скорости деления следующие: 

Для операции «Разделить на 7» соедините штырь 10 с контактом 15 
Для операции «Разделить на 6» соедините контакт 5 с контактом 15 
Для «Разделить на 5», , подключите вывод 4 к контакту 15 
Для операции «Разделить на 4» соедините штифт 11 с контактом 15. 
Для операции «Разделить на 3» соедините контакт 7 с контактом 15. 
Для операции «Разделить на 2» соедините контакт 3 с контактом 15 

При использовании такой схемы частота импульсов от чипа 555 устанавливается на очень низкое значение, как полсекунды, так что вал двигателя может начать работу. Как только он движется, частота пульса постепенно увеличивается, чтобы ускорить движение двигателя. Одним из преимуществ этого метода является то, что он позволяет регулировать скорость, и если двигатель используется для питания нагревателя Frenette, то управление скоростью также будет действовать как регулятор температуры для нагревателя. 

Возможная схема микросхемы 555 может быть: 

Поскольку это позволяет контролировать скорость и когда достигается требуемая скорость, можно затем настроить ширину импульса, чтобы обеспечить минимальный ток для поддержания этой скорости. Разумеется, есть много других подходящих схем, которые могут быть использованы вместо этого, и глава 12 заполнит вас некоторыми из них, а также объяснит, как работают схемы и как их строить.