ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ УСТРОЙСТВО
ELECTROMAGNETIC DEVICE

Область техники, к которой относится настоящее изобретения
Настоящее изобретение, в общем, относится к электромагнитной технологии, в частности, к электромагнитному устройству, выполненному с возможностью быстрого нарушения состояния равновесия усиленного магнитного притяжения с тем, чтобы усилить горизонтальную составляющую магнитной силы в направлении перемещения и уменьшить потери кинетической энергии, обусловленные усилением магнитного притяжения в условиях нагрузки, с целью повышения за счет этого скорости преобразования энергии.
Предшествующий уровень техники настоящего изобретения
Известно, что в основе конструкции стандартного электромагнитного устройства лежит правило правой руки Флеминга; при этом обычно указанное устройство представляет собой блок, совершающий относительное перемещение, в котором силовые линии магнитного поля проходят перпендикулярно направлению перемещения. Электромагнитное устройство содержит, по меньшей мере, один магнит в сборе и, по меньшей мере, одну проводящую катушку в сборе; при этом оба указанных элемента расположены напротив друг друга и выполняют функции, соответственно, ротора и статора таким образом, что при пересечении силовых линий магнитного поля проводящая катушка в сборе генерирует напряжение, тем самым достигая цели, которая заключается в выработке электроэнергии.
После подключения к нагрузке проводящая катушка в сборе может генерировать электрический ток и порождать электромагнитные явления в соответствии с правилом правой руки (направлением тока); при этом проводящая катушка в сборе будет намагничиваться. Поскольку силовые линии магнитного поля магнита в сборе, который проходит через проводящую катушку в сборе, идут перпендикулярно направлению перемещения и пересекают его так, что усиление магнитного притяжения происходит в одной единственной точке в вертикальном направлении, вследствие чего усиленное магнитное притяжение может обусловить состояние сильного притяжения с усиленной усиленной вертикальной составляющей магнитной силы, это негативно влияет на перемещение в горизонтальном направлении, затрудняя его. Кроме того, из-за наличия лишь одной точки притяжения усиление магнитного притяжения в условиях нагрузки может привести к потерям кинетической энергии.
В случае потери кинетической энергии потребляемая мощность ротора работающего электромагнитного устройства должна быть увеличена, что делает невозможным удовлетворение потребности в выработке микроэнергии; при этом также уменьшается скорость срабатывания, поскольку на нее влияет потеря кинетической энергии вследствие усиления магнитного притяжения, что негативно сказывается на скорости преобразования энергии.
Иначе говоря, есть основания полагать, что потери кинетической энергии, обусловленные усилением магнитного притяжения, могут быть уменьшены за счет быстрого нарушения состояния равновесия усиленного магнитного притяжения и усиления горизонтальной составляющей магнитной силы в направлении перемещения с целью повышения скорости преобразования энергии. Эта одна из целей, которая должна быть решена в данной области техники.
Учитывая вышесказанное, автор настоящего изобретения проанализировал проблематику, связанную с применением электромагнитного устройства известного уровня техники, описанного выше, и сейчас занимается активным поиском решения, исходя из своего многолетнего опыта научно-исследовательской и опытно-конструкторской работы в сопутствующих сферах с тем, чтобы в ходе многократных исследований и испытаний получить электромагнитное устройство, которое поможет увеличить скорость преобразования энергии, устранив неудобства и проблемы, вызванные потерями кинетической энергии вследствие усиления магнитного притяжения.
Краткое раскрытие настоящего изобретения
Таким образом, основная цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить электромагнитное устройство, которое может быстро нарушить состояние равновесия усиленного магнитного притяжения для того, чтобы обеспечить возможность возбуждения с приложением ничтожно малой силы с целью уменьшения потерь кинетической энергии и, как следствие, увеличения скорости преобразования энергии.
Еще одна цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить электромагнитное устройство, которое поможет усилить горизонтальную составляющую магнитной силы во время перемещения так, чтобы можно было использовать две точки магнитного притяжения для усиления составляющей магнитной силы в направлении перемещения с целью повышения за счет этого кинетической энергии и, как следствие, увеличения скорости ее преобразования.
С учетом вышесказанного для достижения указанных целей и обеспечения их положительного эффекта в настоящем изобретении используется описанное ниже техническое решение.
Предложено электромагнитное устройство. Это электромагнитное устройство содержит магнит в сборе, выполняющий функцию ротора, и, по меньшей мере, одну проводящую катушку в сборе, выполняющую функцию статора; при этом:
магнит в сборе содержит, по меньшей мере, один магнитный элемент; при этом соседние магнитные элементы располагаются каскадно так, что идентичные полюса обращены в сторону друг друга; при этом каждый магнитный элемент характеризуется наличием двух магнитных полюсов, расположенных параллельно направлению перемещения магнита в сборе, который выполняет функцию ротора; при этом каждая проводящая катушка в сборе содержит магнитный токопроводящий стержень; при этом снаружи на магнитный токопроводящий стержень намотана обмотка катушки; при этом витки обмотки катушки на магнитном токопроводящем стержне вытянуты параллельно направлению перемещения магнита в сборе, выполняющего функцию ротора; при этом магнитный токопроводящий стержень каждой проводящей катушки в сборе характеризуется наличием конца, противоположного направлению перемещения магнита в сборе, который снабжен магнитным ярмом.
Предложено электромагнитное устройство. Это электромагнитное устройство содержит магнит в сборе, выполняющий функцию статора, и, по меньшей мере, одну проводящую катушку в сборе, выполняющую функцию ротора; при этом:
магнит в сборе содержит, по меньшей мере, один магнитный элемент; при этом соседние магнитные элементы располагаются каскадно так, что идентичные полюса обращены в сторону друг друга; при этом каждый магнитный элемент характеризуется наличием двух магнитных полюсов, расположенных параллельно направлению перемещения проводящей катушки в сборе, которая выполняет функцию ротора; при этом каждая проводящая катушка в сборе содержит магнитный токопроводящий стержень; при этом снаружи на магнитный токопроводящий стержень намотана обмотка катушки; при этом витки обмотки катушки на магнитном токопроводящем стержне вытянуты параллельно направлению перемещения проводящей катушки в сборе, выполняющей функцию ротора; при этом магнитный токопроводящий стержень каждой проводящей катушки в сборе характеризуется наличием конца, противоположного направлению перемещения проводящей катушки в сборе, который снабжен магнитным ярмом.
Кроме того, магнит в сборе и проводящая катушка в сборе совершают относительное перемещение, которое представляет собой вращение.
Кроме того, магнит в сборе и проводящая катушка в сборе совершают относительное перемещение, которое представляет собой поступательное движение. Таким образом, за счет реализации указанного технического решения настоящее изобретение обеспечивает создание двух точек магнитного притяжения вдоль силовых линий магнитного поля магнитного элемента магнита в сборе; при этом направление, в котором вытянута обмотка проводящей катушки в сборе, идет параллельно направлению перемещения; кроме того, при структурной схеме, которая предусматривает наличие магнитного ярма увеличенного диаметра на одном из концов магнитного токопроводящего стержня проводящей катушки в сборе, это магнитное ярмо увеличенного диаметра может быть использовано для нарушения состояния равновесия между силами магнитного притяжения на двух концах. Таким образом, может быть усилена горизонтальная составляющая магнитной силы для эффективного уменьшения потерь кинетической энергии; и, как следствие, может быть обеспечен эффект возбуждения с приложением ничтожно малой силы, что также усиливает составляющую магнитной силы в направлении перемещения для повышения ее кинетической энергии и эффективного генерирования сильного тока в условиях инерционного ускорения с целью обеспечения увеличения количества вырабатываемой электроэнергии и ускорения преобразования энергии, что существенно повышает ее прибавочную стоимость и экономическую выгоду ее применения.
Для обеспечения лучшего понимания экспертом конструкции устройства согласно настоящему изобретению, признаков и дополнительных целей настоящего изобретения ниже представлены предпочтительные варианты его осуществления, которые подробно описаны в привязке к соответствующим чертежам с тем, чтобы специалисты в данной области техники могли реализовать заявленное изобретение на практике.
Краткое описание фигур
На фиг. 1 представлено схематическое изображение, иллюстрирующее структурную схему электромагнитного устройства согласно настоящему изобретению;
На фиг. 2A-2C представлены схематические изображения, иллюстрирующие функционирование электромагнитного устройства согласно настоящему изобретению, где в качестве ротора используется магнит в сборе, для демонстрации режима работы, в котором магнит в сборе перемещается от полюса S к полюсу N;
На фиг. 3A-3C представлены схематические изображения, иллюстрирующие функционирование электромагнитного устройства согласно настоящему изобретению, где в качестве ротора используется магнит в сборе, для демонстрации режима работы, в котором магнит в сборе перемещается от полюса N к полюсу S;
На фиг. 4A-4C представлены схематические изображения, иллюстрирующие функционирование электромагнитного устройства согласно настоящему изобретению, где в качестве ротора используется проводящая катушка в сборе для демонстрации режима работы, в котором проводящая катушка в сборе перемещается от полюса N в направлении полюса S магнитного элемента; и
На фиг. 5A-5C представлены схематические изображения, иллюстрирующие функционирование электромагнитного устройства согласно настоящему изобретению, где в качестве ротора используется проводящая катушка в сборе для демонстрации режима работы, в котором проводящая катушка в сборе перемещается от полюса S в направлении полюса N магнитного элемента.
Ссылочные позиции:
10: Магнит в сборе
11: Магнитный элемент
20: Катушка в сборе
21: Магнитный токопроводящий стержень
22: Обмотка катушки
25: Магнитное ярмо
Подробное раскрытие предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения
Настоящее изобретение относится к электромагнитному устройству. В вариантах осуществления настоящего изобретения, что в равной мере относится к его узлам и составным частям, показанным для примера на чертежах, все упомянутые термины «передний» и «задний», «правый» и «левый», «верхняя часть» и «нижняя часть», «верхний» и «нижний», «горизонтальный» и «вертикальный» используются для облегчения и упрощения описания, и не претендуют на то, чтобы каким-либо образом ограничивать настоящее изобретения, равно как и не претендуют на то, чтобы каким-либо образом ограничивать местоположение или пространственную ориентацию его составных частей. Размеры, указанные на чертежах и в описании, могут варьироваться в зависимости от конструкции и в соответствии с требованиями вариантов осуществления настоящего изобретения без отступления от его объема, заданного прилагаемой формулой настоящего изобретения.
Настоящее изобретение отличается тем, что магнит 10 в сборе состоит, по меньшей мере, из одного магнитного элемента 11; при этом соседние магнитные элементы 11 располагаются каскадно таким образом, что их идентичные полюса обращены в сторону друг друга; при этом два магнитных полюса (полюс N и полюс S) каждого магнитного элемента 11 располагаются параллельно направлению перемещения магнита 10 в сборе или проводящей катушки 20 в сборе в зависимости от того, какой из этих элементов выполняет функцию ротора. Кроме того, каждая проводящая катушка 20 в сборе содержит магнитный токопроводящий стержень 21; при этом снаружи на магнитный токопроводящий стержень 21 намотана обмотка 22 катушки. Витки обмотки 22 катушки на магнитном токопроводящем стержне 21 вытянуты параллельно направлению перемещения магнита 10 в сборе или проводящей катушки 20 в сборе в зависимости от того, какой из этих элементов выполняет функцию ротора. Кроме того, магнитный токопроводящий стержень 21 каждой проводящей катушки 20 в сборе снабжен на одном из своих концов, который может генерировать составляющую магнитной силы в направлении перемещения, магнитным ярмом 25 увеличенного диаметра. Например, если ротором служит магнит 10 в сборе, а функцию статора выполняет проводящая катушка 20 в сборе, то магнитное ярмо 25 будет располагаться на конце магнитного токопроводящего стержня 21, противоположном направлению перемещения магнита 10 в сборе (как это показано на фиг. 2A-2C и 3A-3C), что позволяет неподвижной проводящей катушке 20 в сборе увеличивать силу притяжения, заставляющую перемещаться магнит 10 в сборе. И наоборот, если ротором служит проводящая катушка 20 в сборе, а функцию статора выполняет магнит 10 в сборе, то магнитное ярмо 25 будет располагаться на переднем конце магнитного токопроводящего стержня 21 в направлении перемещения проводящей катушки 20 в сборе (как это показано на фиг. 4A-4C и 5A-5C), что позволяет неподвижному магниту 10 в сборе увеличивать силу притяжения, заставляющую перемещаться приводную катушку 20 в сборе.
Таким образом, предложено электромагнитное устройство, которое усиливает горизонтальную составляющую магнитной силы в направлении перемещения и снижает потери кинетической энергии.
Рассмотрим первый вариант практического использования электромагнитного устройства согласно настоящему изобретению, когда ротором служит магнит 10 в сборе, а проводящая катушка 20 в сборе выполняет функцию статора. Как показано на фиг. 2A-2C и 3A-3C, когда магнит 10 в сборе перемещается относительно проводящей катушки 20 в сборе со смещением одного из магнитных элементов 11 так, что полюс S проводящей катушки 20 в сборе сближается с полюсом N магнитного элемента 11, силовые линии магнитного поля магнитного элемента 11 магнита 10 в сборе идут параллельно направлению перемещения, создавая две точки магнитного притяжения относительно проводящей катушки 20 в сборе (как это показано на фиг. 2A); и в этих условиях, если проводящую катушку 20 в сборе подключить к нагрузке, то магнит 10 в сборе будет функционировать так, что при его перемещении вперед противоположно-направленная сила, генерируемая за счет усиления магнитного притяжения, будет больше силы в направлении перемещения, вследствие чего в этот момент времени обмотка 22 проводящей катушки 20 в сборе не будет подключена к нагрузке; и за счет включения двух точек магнитного притяжения, когда силы усиленного магнитного притяжения на двух концах находятся в состоянии равновесия, как это показано на фиг. 2В, магнит 10 в сборе будет характеризоваться нулевым крутящим моментом, и на него не будет влиять магнитное притяжение. Если обмотка 22 проводящей катушки 20 в сборе подключена к нагрузке, как это показано на фиг. 2C, то поскольку магнитный токопроводящий стержень 21 проводящей катушки 20 в сборе снабжен магнитным ярмом 25 увеличенного диаметра на конце, противоположном направлению перемещения магнита 10 в сборе, этот магнит 10 в сборе будет функционировать так, что при его перемещении вперед сила в направлении перемещения, генерируемая за счет усиления магнитного притяжения, будет больше противоположно-направленной силы, вследствие чего магнитное ярмо 25 магнитного токопроводящего стержня 21 проводящей катушки 20 в сборе быстро нарушит состояние равновесия усиленного магнитного притяжения, заставив быстро переместиться возбужденный магнит 10 в сборе, усиливая горизонтальную составляющую магнитной силы для перемещения магнита 10 в сборе вперед.
Далее, при перемещении магнитного элемента 11, когда его полюс N сближается с полюсом S проводящей катушки 20 в сборе, как это показано на фиг. 3A-3C, силовые линии магнитного поля магнитного элемента 11 магнита 10 в сборе идут параллельно направлению перемещения, создавая две точки магнитного притяжения относительно проводящей катушки 20 в сборе (как это показано на фиг. 3A); и в этих условиях, если проводящую катушку 20 в сборе подключить к нагрузке, то при ее перемещении вперед магнит 10 в сборе будет функционировать так, что противоположно-направленная сила, генерируемая за счет усиления магнитного притяжения, будет больше силы в направлении перемещения, вследствие чего в этот момент времени обмотка 22 проводящей катушки 20 в сборе не будет подключена к нагрузке; и за счет включения двух точек магнитного притяжения, когда силы усиленного магнитного притяжения на двух концах находятся в состоянии равновесия, как это показано на фиг. 3B, магнит 10 в сборе будет характеризоваться нулевым крутящим моментом, и на него не будет влиять магнитное притяжение. Если обмотка 22 проводящей катушки 20 в сборе подключена к нагрузке, как это показано на фиг. 3C, то поскольку магнитный токопроводящий стержень 21 проводящей катушки 20 в сборе снабжен магнитным ярмом 25 увеличенного диаметра на конце, противоположном направлению перемещения магнита 10 в сборе, этот магнит 10 в сборе будет функционировать так, что при его перемещении вперед сила в направлении перемещения, генерируемая за счет усиления магнитного притяжения, будет больше противоположно-направленной силы, вследствие чего магнитное ярмо 25 магнитного токопроводящего стержня 21 проводящей катушки 20 в сборе быстро нарушит состояние равновесия усиленного магнитного притяжения, аналогичным образом заставив быстро переместиться возбужденный магнит 10 в сборе, усиливая горизонтальную составляющую магнитной силы для перемещения магнита 10 в сборе вперед.
Далее, рассмотрим еще один вариант практического использования электромагнитного устройства согласно настоящему изобретению, когда магнит 10 в сборе служит статором, а проводящая катушка 20 в сборе выполняет функцию ротора. Как показано на фиг. 4A-4C и 5A-5C, когда проводящая катушка 20 в сборе перемещается относительно магнита 10 в сборе так, что она смещается в направлении от полюса N магнитного элемента 11 в сторону полюса S магнитного элемента 11, силовые линии магнитного поля магнитного элемента 11 магнита 10 в сборе идут параллельно направлению перемещения, создавая две точки магнитного притяжения относительно проводящей катушки 20 в сборе (как это показано на фиг. 4A); и в этих условиях, если проводящую катушку 20 в сборе подключить к нагрузке, то при ее перемещении вперед она будет функционировать таким образом, что противоположно-направленная сила, генерируемая за счет усиления магнитного притяжения, будет больше силы в направлении перемещения, вследствие чего обмотка 22 проводящей катушки 20 в сборе не будет подключена к нагрузке; и за счет включения двух точек магнитного притяжения, когда силы усиленного магнитного притяжения на двух концах находятся в состоянии равновесия, как это показано на фиг. 4B, проводящая катушка 20 в сборе будет характеризоваться нулевым крутящим моментом, и на нее не будет влиять магнитное притяжение. Если обмотка 22 проводящей катушки 20 в сборе подключена к нагрузке, как это показано на фиг. 4C, то поскольку магнитный токопроводящий стержень 21 проводящей катушки 20 в сборе снабжен магнитным ярмом 25 увеличенного диаметра на конце, противоположном направлению перемещения проводящей катушки 20 в сборе, эта проводящая катушка 20 в сборе будет функционировать так, что при ее перемещении вперед сила в направлении перемещения, генерируемая за счет усиления магнитного притяжения, будет больше противоположно-направленной силы, вследствие чего магнитное ярмо 25 магнитного токопроводящего стержня 21 проводящей катушки 20 в сборе быстро нарушит состояние равновесия усиленного магнитного притяжения, заставив быстро переместиться возбужденную проводящую катушку 20 в сборе, усиливая горизонтальную составляющую магнитной силы для перемещения проводящей катушки 20 в сборе вперед.
Далее, при перемещении проводящей катушки 20 в сборе в направлении от полюса S к полюсу N магнитного элемента 11 магнита 10 в сборе, как это показано на фиг. 5A-5C, силовые линии магнитного поля магнитного элемента 11 магнита 10 в сборе идут параллельно направлению перемещения, создавая две точки магнитного притяжения относительно проводящей катушки 20 в сборе (как это показано на фиг. 5A); и в этих условиях, если проводящую катушку 20 в сборе подключить к нагрузке, то при ее перемещении вперед она будет функционировать таким образом, что противоположно-направленная сила, генерируемая за счет усиления магнитного притяжения, будет больше силы в направлении перемещения, вследствие чего в этот момент времени обмотка 22 проводящей катушки 20 в сборе не будет подключена к нагрузке; и за счет включения двух точек магнитного притяжения, когда силы усиленного магнитного притяжения на двух концах находятся в состоянии равновесия, как это показано на фиг. 5B, проводящая катушка 20 в сборе будет характеризоваться нулевым крутящим моментом, и на нее не будет влиять магнитное притяжение. Если обмотка 22 проводящей катушки 20 в сборе подключена к нагрузке, как это показано на фиг. 5C, то поскольку магнитный токопроводящий стержень 21 проводящей катушки 20 в сборе снабжен магнитным ярмом 25 увеличенного диаметра на конце, противоположном направлению перемещения проводящей катушки 20 в сборе, эта проводящая катушка 20 в сборе будет функционировать так, что при ее перемещении вперед сила в направлении перемещения, генерируемая за счет усиления магнитного притяжения, будет больше противоположно-направленной силы, вследствие чего магнитное ярмо 25 магнитного токопроводящего стержня 21 проводящей катушки 20 в сборе быстро нарушит состояние равновесия усиленного магнитного притяжения, аналогичным образом заставив быстро переместиться возбужденную проводящую катушку 20 в сборе, усиливая горизонтальную составляющую магнитной силы для перемещения проводящей катушки 20 в сборе вперед.
Подводя итог, следует отметить, что благодаря тому, что силовые линии магнитного поля магнитного элемента 11 магнита 10 в сборе, равно как и направление, в котором вытянута обмотка 22 проводящей катушки 20 в сборе, располагаются параллельно направлению перемещения, создаются две точки магнитного притяжения. Кроме того, при такой структурной схеме, когда на одном из концов магнитного токопроводящего стержня 21 проводящей катушки 20 в сборе предусмотрено магнитное ярмо 25 увеличенного диаметра, это магнитное ярмо 25 увеличенного диаметра может нарушить состояние равновесия между силами усиленного магнитного притяжения на двух концах. Таким образом, может быть усилена горизонтальная составляющая силы для эффективного уменьшения потерь кинетической энергии и обеспечения эффекта возбуждения; при этом усиление составляющей силы в направлении перемещения повышает ее кинетическую энергию и способствует эффективному генерированию сильного тока в условиях инерционного ускорения с целью увеличения выработки электроэнергии и ускорения преобразования энергии.
Варианты осуществления настоящего изобретения, раскрытые выше, и прилагаемые чертежи никоим образом не ограничивают конфигурацию и тип устройства согласно заявленному изобретению; при этом любые изменения или модификации, внесенные специалистами в данной области техники, считаются полностью входящими в объем патентной охраны настоящего изобретения.