УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ЭНЕРГИИ В МЕХАНИЧЕСКУЮ

Заявляемое устройство относится к устройствам, позволяющим преобразовать электромагнитную энергию в механическую энергию и может быть использовано в качестве привода для различных механизмов.
Известно устройство для непосредственного преобразования энергии постоянного магнита в механическую энергию по свидетельству на полезную модель №25547 «Преобразователь электромагнитной энергии в механическую» (МПК F03G 7/00, дата приоритета 31.10.2000 г.) [1].
Согласно конструкции данного устройства при его работе происходит непосредственное преобразование энергии постоянного магнита в механическую энергию вращения, обеспечивающую однонаправленное вращение ротора за счет поочередного синхронного воздействия на него вращающими моментами, благодаря силам магнитного взаимодействия ротора с постоянным магнитом и силами тяжести перемещающихся неуравновешенных масс в теле ротора.
Недостатками данного устройства являются сложность конструкции, ограничение функциональных возможностей, так как ось вращения трубки должна иметь только одно, строго горизонтальное положение. Такое устройство обладает низким КПД, так как, при его эксплуатации возникают значительные силы трения в опорах оси. Кроме того на вязкость рабочей жидкости, находящейся в трубке, оказывает влияние температура окружающей среды, что также влияет на КПД устройства.
Другим известным устройством, позволяющим преобразовать энергию магнитного поля в механическую энергию является, устройство по свидетельству на полезную модель №18289 «Устройство для обеспечения колебательного движения маятника» (класс МПК F03G 7/00, дата приоритета 05.06.2000 г.) [2].
Данное устройство для обеспечения колебательного движения маятника с использованием экранируемых магнитных полей имеет следующую конструкцию. Маятник подвешен на кольцевой опоре и имеет на противоположном опоре конце постоянный магнит, а в средней части маятника - два постоянных магнита. По бокам маятника установлены неподвижные постоянные магниты, прикрытые магнитонепроницаемыми экранами, соединенными тягами с двумя постоянными магнитами, расположенными на противоположных экранам концах тяг и имеющих возможность взаимодействовать с постоянными магнитами, расположенными в средней части маятника, отодвигая экраны от неподвижных боковых магнитов при достижении маятником крайних положений. Тяги установлены в подшипниках скольжения и снабжены возвратными пружинами.
В данной конструкции маятник раскачивают и при достижении его крайних положений, с помощью средних магнитов отодвигают экраны и под действием неподвижных магнитов происходит отталкивание маятника вниз, что придает ему дополнительное усилие для обеспечения непрекращающегося колебательного движения.
Недостатком данного устройства для преобразования энергии магнитного поля в механическую энергию колебаний маятника является его ограниченная функциональная возможность и сложность конструкции. Наличие в конструкции подшипников скольжения и пружинных узлов, необходимость удерживания экранов в фиксированных положениях снижают КПД данного устройства, кроме того колебания маятника, за счет затрат энергии на преодоление сил трения в этих узлах, становятся затухающими.
Известна конструкция магнитного маятника, позволяющего преобразовывать энергию электромагнитного поля в механическую энергию маятника (статья «Магнитный маятник», опубликована на сайте, электронный адрес http://cyberenergy.ru/magnetic/magnitniy-mayatnik-t54.html) [3]., наиболее близкая к заявляемому техническому решению и потому принятая за прототип.
Этот маятник представляет собой устройство состоящее из стержня закрепленного на опоре с возможность совершать колебательные движения. На конце стержня в качестве груза помещен магнит, который взаимодействует с магнитами расположенными на пластинах, находящимися в нижней части опоры. Кроме этого, на некотором расстоянии от оси колебания стержня он имеет кронштейн на концах которого так же расположены магниты. Эти магниты взаимодействуют с магнитами, находящимися на конце поворотных коромысел помещенных на верхней части опоры и закрепленных на ней также с возможностью совершать колебательные движения под действием электромагнитных сил. Другие концы коромысел соединены с пластинами с магнитами, находящимися в нижней части опоры. Под действием электромагнитных сил данная конструкция, при придании ей первичного импульса для колебаний, совершает движение, но недостатком ее является то, что совершенно очевидно из-за сил трения в узлах осевых креплений и возникающих сил трения при перемещении пластин с магнитами, колебания будут затухающими, что приведет в конечном итоге к остановке всего механизма.
Задачей заявляемого технического решения является создание экологически чистого устройства позволяющего непосредственно преобразовать электромагнитную энергию в механическую, сократив при этом потери на трение и тем самым увеличив полезную работу и время рабочего цикла устройства.
Данная задача решается за счет того, что в устройстве, состоящем из маятника в виде стержня закрепленного шарнирно на опоре и имеющего на конце груз, магниты, расположенные в верхней и нижней части стержня, согласно заявляемому устройству для преобразования электромагнитной энергии в механическую, верхняя часть стержня маятника при помощи шарнира, подвешенная на опоре с возможностью совершать колебательные движения, имеет эксцентрик, кинематически соединенный с механизмом преобразования возвратно-вращательного движения во вращательное, например, которое имеет маховик. На стержне маятника, на расстоянии друг от друга, расположены постоянные магниты, один в верхней части стержня маятника, а другой в нижней его части выше груза. На уровне постоянного магнита, расположенного в верхней части стержня маятника, на кронштейне, также закрепленном на опоре, помещен геркон и на этом же кронштейне на уровне постоянного магнита, находящегося в нижней части стержня маятника, но выше груза, расположена катушка возбуждения. Груз представляет собой элемент питания, батарею, полюса которой при помощи проводов, установленных на стержне маятника и кронштейне, соединены с соответствующими полюсами геркона и катушки возбуждения. В случае необходимости увеличения массы груза он может быть снабжен кроме элемента питания дополнительными утяжелителями. Для настройки необходимой амплитуды колебаний стержень маятника имеет ограничитель хода так же закрепленный на кронштейне и имеющий возможность регулироваться.
На фигуре изображено заявляемое устройство для преобразования электромагнитной энергии в механическую. Данное устройство состоит из следующих частей: стержня маятника (1), закрепленного в верхней части на опоре (2) при помощи шарнира (3), позволяющего стержню совершать колебательные движения. Находящегося на конце стержня груза, например, элемента питания (4), в качестве которого может быть использован источник электрической энергии постоянного тока любого типа. Стержень маятника (1) в верхней части имеет эксцентрик (5) кинематически соединенный с механизмом преобразования возвратно-вращательного движения во вращательное (6). В верхней части стержня маятника (1) расположен магнит (7), а магнит (8) в нижней части, но выше груза (4). Эти магниты расположены таким образом, что магнит в верхней части (7) находится напротив геркона (9), а магнит в нижней части (8) напротив катушки возбуждения тока (10). Геркон (9) и катушка возбуждения (10) расположены на кронштейне (11), закрепленном на опоре (2). Полюса элемента питания (4) соединены в цепь с соответствующими полюсами на герконе (9) и катушке возбуждения (10) проводами (12), закрепленными на стержне маятника (1) и проводами (13) закрепленными на кронштейне (11). Для настройки необходимой амплитуды колебания, заявляемое устройство снабжено ограничителем хода (14) стержня маятника (1) которое также закреплено на кронштейне (11) с возможностью регулировки.
Работа заявляемого устройства для преобразования электромагнитной энергии в механическую осуществляется следующим образом: грузу (4) из вне придается импульс колебательного движения. При движении стержня маятника (1) вправо магнит (7), собственным магнитным полем включает геркон (9) и импульс постоянного тока в цепи создает возбуждение магнитного поля в катушке возбуждения (10) в зоне действия которого в этот момент находится магнит (8). Направление движения тока в катушке возбуждения (10) таково, что создаваемое в ней магнитное поле отталкивает магнит (8) и стержень маятника (1) с грузом (4) и маятник движется влево. Таким образом, маятник приобретает импульс силы дополнительно силе гравитации, т.е. приобретает вынужденные колебания.
При движении стержня маятника влево магнит (7) отключает геркон (9), а значит, разрывает электрическую цепь и дальнейшее колебательное движение стержня маятника (1) осуществляется посредством силы гравитации. При следующем колебании цикл повторяется.
Во время колебаний стержня маятника (1) расположенный на нем вверху эксцентрик (5) передает движение механизму (6) кинематически соединенному с ним для преобразования возвратно-вращательного движения во вращательное.
Кроме того в этом устройстве можно использовать в качестве источника питания аккумулятор получающий заряд от элементов солнечной батареи.
Заявляемое техническое решение при небольших размерах стержня маятника и веса груза применимо при изготовлении бытовых приборов, например, настольных или настенных часов.
В случае изготовления заявляемого устройства для преобразования электромагнитной энергии в механическую больших габаритных размеров, например, длина стержня около 5 метров и массой груза около 500 кг, данное устройство можно использовать как привод для генератора переменного тока, источника питания различных бытовых приборов, привода для гидравлического насоса.
1. Свидетельству на полезную модель №25547 «Преобразователь электромагнитной энергии в механическую» (МПК F03G 7/00, дата приоритета 31.10.2000 г.).
2. Свидетельству на полезную модель №18289 «Устройство для обеспечения колебательного движения маятника» (класс МПК F03G 7/00, дата приоритета 05.06.2000 г.).
3. Статья «Магнитный маятник», опубликована на сайте, электронный адрес http://cyberenergy.ru/magnetic/magnitniy-mayatnik-t54.html).